[发明专利]一种脉冲涡流缺陷定量检测方法及检测系统

说明书

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，涉及一种脉冲涡流缺陷检测方法及检测系统，具体是一种脉冲涡流缺陷定量检测方法及检测系统的设计。

背景技术

涡流无损检测技术，作为五大常规无损检测技术之一，以电磁感应原理为基础，适用于检测导电材料表面或近表面裂纹。它可以弥补其它无损检测方法的不足：与液体渗透检测法相比，它获得结果快，测试时不需要对样品进行清洗，能显示近表面裂纹；与超声检测相比，它不像超声波检测需要使用耦合剂，而且探头比较简单和易于制造，测试结果又比射线法快；与磁粉检测相比，涡流检测对磁性和非磁性材料都非常有效；而且，相比其它检测方法，涡流检测更易实现自动化，特别是对管、棒和线材等型材有很高的检测效率。因此，随着现代工业的发展，它在冶金、化工、电力、航天、核工业等部门和领域的关键零部件的检测与评估中得到日益广泛的应用。

脉冲涡流无损检测技术作为它的一个新兴分支，最近被越来越多的研究者所关注。区别于传统的以单频或多频涡流检测仅以单一频率或几个频率信号作为激励，它以包含无限多个频率谐波的脉冲矩形波信号作为激励信号，通过分析反馈磁场信号的特征来对缺陷进行定量检测。因此，激励信号本身就含有丰富的频率信息，从而使系统操作更方便，成本更低，同时，也提高了检测系统的响应速度和检测效率，也不像扫频检测需要专门的扫频设备。

清华大学的李路明等人给出了一种表面裂纹的谐振涡流检测方法，专利号为CN200610113299.7，其利用谐振电路产生脉冲谐振信号，激励传感器线圈，通过检测线圈获得涡流场来判断裂纹缺陷的存在，但是其存在的问题是只能对缺陷的存在进行识别，而不能对缺陷的大小进行定量的估算。南京航空航天大学的王平等人提出了脉冲涡流应力裂纹集成检测系统及方法，专利号为CN201010204577.6，其在脉冲涡流激励线圈与应变片结合的基础上，取得应变测量所需的差分稳定值以及脉冲涡流测量所需的差分瞬态值，并在此基础上采用二维磁传感器阵列进行高分辨率的磁场响应成像，虽然此方法解决了上述无法对缺陷进行定量估算的问题，但是采用此种方法需要传感器阵列的磁场响应成像，实现的过程相当复杂，并且成本也较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种脉冲涡流缺陷定量检测方法及检测系统，其能够实现表面缺陷的检测以及表面缺陷的深度和宽度单一变量的定量评估，并且操作简便。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种脉冲涡流缺陷定量检测方法，具体包括：

步骤1、对被测试件在已知缺陷深度或宽度的情况下，获得响应信号之间的时域信号差分峰值与表面缺陷深度或宽度的关系曲线代数式或者响应信号之间的频域信号基频差分峰值与表面缺陷深度或宽度的关系曲线代数式，具体包括如下分步骤：

S11、产生频率和占空比均可调的脉冲激励信号；

S12、激励探头线圈，产生激励磁场，在被测试件内部产生涡流，由此获取参考信号和检测信号；所述参考信号为被测试件表面不存在缺陷时的响应信号，所述检测信号为被测试件在已知缺陷深度或宽度时的响应信号；

S13、提取参考信号和检测信号，获得参考信号和检测信号的时域信号曲线或频域信号曲线；

S14、对参考信号的时域信号曲线与检测信号的时域信号曲线进行差分处理，获得时域信号差分峰值与表面缺陷深度或宽度的关系曲线，所述关系曲线代数式为：y=kx+b；其中y为所提取的差分峰值，x为与之对应的表面缺陷深度或宽度，k为二者线性曲线的斜率，b为其关系曲线截距，在此过程中，即可确定出k与b的值，对应的换算关系为：

或者对参考信号与检测信号的频域信号曲线提取基频峰值进行差分处理，获得频域信号基频差分峰值与表面缺陷深度或宽度的关系曲线，所述关系曲线代数式为：y'=k'x'+b'；其中y'为所提取的检测信号的基频差分峰值，x'为与之对应的表面缺陷深度或宽度，k'为二者线性曲线的斜率，b'为其关系曲线截距，在此过程中，即可确定出k'与b'的值，对应的换算关系为：

步骤2、对被测试件的缺陷深度或宽度进行定量评估，获得测试信号的时域信号曲线或频域信号曲线，得到测试信号与参考信号之间的时域信号差分峰值或频域信号基频差分峰值，具体包括如下分步骤：

S21、产生频率和占空比均可调的脉冲激励信号；

S22、激励探头线圈，产生激励磁场，在被测试件内部产生涡流，由此获取测试信号；

S23、提取测试信号，获得测试信号的时域信号曲线或频域信号曲线；