[发明专利]基于电磁检测信号的区分内外壁缺陷的检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于材料缺陷的无损检测技术领域，具体涉及基于电磁检测信号的、可区分内壁/外壁缺陷的检测装置及方法。

背景技术

涡流检测是工业上无损检测的方法之一，涡流检测基本原理：将通有交流电的线圈置于待测的金属板上或套在待测的金属管外。这时线圈内及其附近将产生交变磁场，使被测工件中产生呈旋涡状的感应交变电流，称为涡流。涡流的分布和大小，除与线圈的形状和尺寸、交流电流的大小和频率等有关外，还取决于被测工件的电导率、磁导率、形状和尺寸、与线圈的距离以及表面有无裂纹缺陷等。因而，在保持其他因素相对不变的条件下，用一探测线圈测量涡流所引起的磁场变化，可推知被测工件中涡流的大小和相位变化，进而获得有关电导率、缺陷、材质状况和其他物理量(如形状、尺寸等)的变化或缺陷存在等信息。但由于涡流是交变电流，具有集肤效应（集肤效应又叫趋肤效应,当交变电流通过导体时,电流将集中在导体表面流过,这种现象叫集肤效应，是电流或电压以频率较高的电子在导体中传导时,会聚集于总导体表层,而非平均分布于整个导体的截面积中），涡流的渗透深度很浅，仅能检测靠近检测线圈一侧（正面）的缺陷信号，无法穿透检测材料去检测另外一侧（反面）的缺陷信号。因此仅靠涡流检测不能区分材料的内外壁缺陷。

为此，专利文献公开了“一种基于远场涡流的管道内外壁缺陷检测装置”（发明专利，申请公布号为CN 102313777 A），其利用多个磁阻器件完全覆盖管道周向，实现对管道内外壁全周范围内的缺陷检测，但该技术检测速度慢，且不能对钢管内外壁缺陷进行区分识别。

另一篇发明专利公开了一种“基于交直流复合磁化的漏磁检测内外壁缺陷的识别方法”（授权公告号为CN 101216460 B），该方法涉及了一种钢管内外壁缺陷区分的漏磁检测技术，主要是同时施加直流与交流励磁磁场磁化钢管，通过比较检测到的漏磁信号中的交流频率分量和阀值的大小，来判断缺陷在被测材料的内壁还是外壁，但该方法将传感器置于管壁内侧不方便快速探伤，此外传感器需要电磁屏蔽，屏蔽效果不好将可能产生误判。

另一篇发明专利公开了一种“基于三轴漏磁与电涡流的管道内外壁缺陷检测装置及方法”（申请公布号 CN 102798660 A），该发明装置是利用漏磁检测与电涡流检测的不同特性，将两种方法结合起来，从而实现区分内外壁缺陷的功能。但该方法需要的硬件设备多（例如至少为50组的涡流传感器），成本高，不适宜推广。

另一篇发明专利公开了一种“直流磁化下钢管内外壁缺陷的涡流检测识别及评价方法”（申请公布号 CN 102759567 A），该方法采用穿过式直流磁化线圈对钢管进行非饱和磁化，利用涡流检测线圈拾取缺陷处的电磁扰动信息，依据相位对比选择合理的直流磁化范围，从而检出内外壁缺陷并通过相位差异进行识别，并通过分别设定内、外壁缺陷的报警阈值，实现对相同损伤当量的内、外壁缺陷的一致性判定。但该发明需要对材料进行非饱和直流磁化，实际检测中，需要根据不同的检测对象进行磁化电流的调整，且因为是通过相位进行内/外壁缺陷的区分，需要将缺陷信号旋转至所需的相位，在实际检测中，需要调整较多的参数，不易使用。

发明内容

因此，针对上述的问题，本发明提出一种方法简单、成本低廉的基于电磁检测信号的区分内外壁缺陷的检测方法，将被测工件以及检测线圈外加磁场，使得反面的缺陷信号在外加磁场的作用下也能传递到检测线圈上，从而实现对内、外壁缺陷的判定，以解决现有技术之不足。

为了解决上述技术问题，本发明的基于电磁检测信号的区分内外壁缺陷的检测方法，包括以下步骤：

步骤1：将被测工件以及检测线圈置于外部的局部磁饱和环境中；其中，检测线圈具有两个，分别记为第一检测线圈和第二检测线圈，第一检测线圈和第二检测线圈组成差分模式；该外部磁饱和环境由永磁铁或直流磁化实现，例如，由两个磁化组件形成局部磁饱和环境，则被测工件以及检测线圈位于这两个磁化组件之间；

步骤2：通过微处理器产生一定频率的方波激励信号，并通过激励放大电路将方波激励信号进行功率放大，以对第一检测线圈和第二检测线圈进行激励；其中，该方波激励信号是中频方波激励信号，其频率范围为20KHz-30KHz； 

步骤3：组成差分模式的第一检测线圈和第二检测线圈构成差分电磁传感器，加载由激励放大电路进行功率放大后的方波激励信号； 

步骤4：通过差分信号放大电路拾取差分电磁传感器的信号，并进行适应性的放大；所述差分信号放大电路可以选用差分运算放大器实现；