[发明专利]一种消除材料属性影响的脉冲涡流缺陷轮廓重构方法

说明书

本发明涉及一种消除材料属性影响的脉冲涡流缺陷轮廓重构方法，特别涉及一种通过采用表征同一缺陷的两个不同特征量构建能够消除材料属性影响的不变函数，从而建立使检测信号与缺陷轮廓一一对应的非线性映射关系模型，实现不同属性材料的缺陷轮廓重构，该方法具有较高的精度和较好的泛化性能。

技术领域

本发明涉及一种基于不变函数的缺陷轮廓重构方法以消除材料属性对脉冲涡流缺陷轮廓重构精度的影响，特别涉及一种通过采用表征同一缺陷的两个不同特征量构建能够消除材料属性影响的不变函数，从而建立使检测信号与缺陷轮廓一一对应的非线性映射关系模型，实现不同属性材料的缺陷轮廓重构的方法。属于无损检测技术领域。

背景技术

脉冲涡流技术是一种快速发展的电磁涡流无损检测技术，它采用方波脉冲作为激励信号，具有深层缺陷检测能力强、检测信号频率成分丰富等优点；此外，它还具有安全性好、成本低、操作简单等特点，因而该方法在部队武器装备(如飞机机身多层铆接结构)缺陷检测中得到了广泛的应用。

在对部队装备进行脉冲涡流检测时，准确地得到被测缺陷的轮廓可为装备剩余寿命的评估提供可靠依据，然而，由脉冲涡流检测信号重构缺陷的轮廓是一种典型的不适定反演问题，还存在反演精度低、速度慢等问题。目前国内外学者主要是针对同种材料从反演精度与速度等方面对缺陷轮廓重构展开研究的，当被测试件材料属性不同时，相同尺寸缺陷的检测信号特征会存在一定的差异，在对不同属性材料的缺陷轮廓进行重构时，缺陷重构的精度必然会受被测试件材料属性的影响，因此设计一种消除材料属性影响的脉冲涡流缺陷轮廓重构方法非常有必要。

发明内容

在方波信号的作用下，脉冲涡流激励线圈内部会产生一个快速衰减的脉冲磁场，由电磁感应原理可知，此时，被测试件中会感应出一个瞬时涡流，此涡流的大小、相位及流动形式受被测试件材料属性(电导率、相对磁导率)的影响，同时该涡流也会产生一个快速变化的涡流磁场，通过检测脉冲磁场与涡流磁场的叠加磁场即可得到被测试件的信息。当被测试件中存在缺陷时，涡流的分布形式会发生变化，因此通过检测叠加磁场的变化，可间接地得到缺陷的信息。由此可知，脉冲涡流检测信号特征受被测试件电导率、相对磁导率及缺陷尺寸的共同影响。因此，在对缺陷轮廓进行重构时，若忽略材料属性的影响，就会出现多个检测信号对应同一缺陷轮廓的问题，缺陷轮廓重构的精度必然会受到影响。为准确地重构缺陷轮廓，应设计一种有效消除材料属性影响的脉冲涡流缺陷轮廓重构方法。为解决上述问题本发明采用以下技术方案：

本发明采用一种基于不变函数的缺陷轮廓重构方法，在对不同属性材料缺陷轮廓进行重构时，通过构建不变函数建立了使检测信号与缺陷轮廓一一对应的非线性映射关系模型，有效地消除了材料属性对脉冲涡流缺陷轮廓重构的影响。

首先，消除材料属性影响因素。设X_A(H，L，δ)和X_B(H，L，δ)为能够表征同一缺陷参数的两个不同特征量，其中H为缺陷的深度，L为缺陷的宽度，δ为与被测试件属性有关的参数。为消除材料属性的影响，设存在一个不变函数f使X_A与X_B满足下式：

f{X_A(H，L，δ)，X_B(H，L，δ)}＝T(H，L) (1)

式中，T(H，L)为仅与被测缺陷参数有关的函数。

为求得满足上式的不变函数，设存在两函数J₁和J₂，满足：

T(H，L)·J₁(X_A)＝J₂(X_B) (2)

可得