[发明专利]一种基于趋肤效应电阻过剩噪声的无损检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及导体材料的无损检测技术领域，特别涉及一种基于趋肤效应电阻过剩噪声的无损检测系统及方法。

背景技术

金属材料失效的问题关系到国家和人民生命财产安全；也关系到产品质量、生产和服务水平。无论是空难、还是列车出轨，很多事故都由金属材料失效引起，要减少此类事故，就必须采用有效手段掌控金属失效状况。

金属的各种失效中断裂的危害最大，断裂大多由疲劳引起，疲劳的主要现象是裂纹，而裂纹更容易出现在材料的表面。可见，观测“裂纹”特别是表面裂纹是研究金属失效的重点。电子显微镜、金相显微镜等是普遍采用的研究金属裂纹的工具，但是它们都是有损检测方法，除非是为了研究，对金属裂纹的检测只能是无损检测。

目前常用的金属裂纹无损检测方法有渗透、磁粉、涡流、超声、射线等分析方法，进展较快的正在完善中的无损检测方法有磁记忆、红外、声发射、激光等分析方法。但这些方法都是针对样品局部区域的检测方法，不能把握材料的整体老化程度，因此，完善和研究新的金属裂纹无损检测方法具有重要意义。

发明内容

本发明目的是提供一种基于趋肤效应电阻过剩噪声的无损检测系统及方法，解决现有技术中存在的上述问题。

电流通过电阻后会产生大于电阻白噪声的噪声，称为过剩噪声，过剩噪声的幅度与频率成反比，也叫1/f噪声。过剩噪声与材料的缺陷有密切联系，因为材料不连续，将导致导电颗粒之间或裂纹间微小放电，故材料不连续，如有裂纹时过剩噪声大；金属材料由于导电晶粒密集且连续，过剩噪声会很小，但一旦出现了裂纹，特别是整体出现了大量裂纹，导电不再连续，裂缝间放电的物理规律不可避免的会发生作用，过剩噪声必然变大。

但由于大多数的疲劳裂纹起源于表面，而表层只占有效导电截面的很少部分，电流容易从很大的内部截面流过，一般很难观测到过剩噪声异常。趋肤效应是指导体传输交流电流时，靠近导体表面处的电流密度大于导体内部电流密度的现象，随着激励信号源频率的提高，在趋肤效应作用下在样品外表面形成等效导电薄膜，样品表层损伤裂纹能导致该等效导电薄膜的等效电阻的过剩噪声升高；因此，趋肤效应作用下的过剩噪声的大小能够有效表征样品的裂纹损伤。

电阻噪声包括白噪声和过剩噪声，由于过剩噪声的幅度与频率成反比；在低频段过剩噪声大，电阻噪声成份大部分为过剩噪声；故，低频段测量所得的电阻噪声可近视为过剩噪声。因此，本发明用低频过剩噪声表征样品的裂纹损伤。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于趋肤效应电阻过剩噪声的无损检测系统，包括激励信号源、电流馈电点、过剩噪声采样点和过剩噪声测量模块；

所述电流馈电点，其分别设置在待测样品和比对样品的测试部位的两端；

所述过剩噪声采样点，其设置在所述测试部分的两个电流馈电点内侧，每个过剩噪声采样点与之同侧的电流馈电点之间间隔预设距离；

所述激励信号源，其用于与电流馈电点电连接，分别为待测样品和比对样品提供交流电；

所述过剩噪声测量模块，其用于与过剩噪声采样点电连接，分别测量待测样品和比对样品的低频过剩噪声；

所述比对样品为与所述待测样品型号相同的工件。