[发明专利]一种金属层脉冲涡流测厚方法

说明书

本发明公开了一种金属层脉冲涡流测厚方法，它以信号在时频域的相位跃变点作为测厚特征量，通过对多个已知厚度的标准试件进行脉冲涡流检测实验，建立起金属层厚度与相位跃变点的关系曲线，并将它作为厚度标定曲线，辅助完成实际检测中待测工件的厚度测量。该方法将测厚特征量的提取从时域拓展到时频域，充分利用了信号频率对待测参数的分辨力，因此尤其适合有非金属涂覆层或多层金属结构测厚。而且利用相位实现测厚，相比现有直接采用时域特征量的检测方法，能有效地区分出探头提离干扰和金属层厚度变化，提高检测的抗干扰能力，保证测量结果的准确性。

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，特别涉及一种采用脉冲涡流检测技术实现金属层厚度测量的方法。

背景技术

在许多重要的工业应用中，常常需要测量金属层厚度，作为对机械结构中关键零部件的质量安全和可靠性进行评估的依据。脉冲涡流检测技术基于电磁感应原理实现金属层测厚。当加载脉冲电压(流)的激励线圈靠近被测金属试件，试件内部会感应出瞬态电磁场，当试件厚度不同，感应电磁场在试件内部扩散的时间和衰减的程度均会发生改变，从而引起检测探头的信号变化，利用这一原理可以精确测量被测件中金属层厚度。

现有脉冲涡流测厚方法一般根据检测信号的峰值、峰值时间或者过零点时间来推断金属层厚度，是直接由信号时域特征实现的测厚方法。在实际检测中，探头摇晃、涂镀层脱落和磨损等因素导致提离变化是很难避免的现象，它所引起的干扰信号会模糊甚至淹没掉上述检测特征量，致使从信号时域特性上很难辨别出被测件的厚度改变，严重降低检测的灵敏度和准确性。

要解决即使有提离干扰的情况下，也能准确测厚的问题，关键在于提取出不受提离变化影响，但对金属层厚度改变却很敏感的检测特征量。根据电磁场在导电介质内的传播特性，采用时频分析方法研究脉冲涡流信号的非平稳特性是一种可行途径，目前文献资料仍局限于信号能量分布或幅值谱变化趋势的定性分析，未能提取到用于定量检测的特征量。笔者基于对常规涡流检测中提离干扰的研究成果，从脉冲涡流检测信号的相位入手，通过找出相位特征量与提离、金属层厚度之间的关系来解决上述问题。在本发明之前，未见有关报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新的金属层脉冲涡流测厚方法。它基于信号在时-频域的相位特征量来完成检测，不仅可以解决时域上提离所引起的干扰信号与金属层厚度改变所产生的有用信号难以区分的问题，而且能实现对单层或多层金属试件、有非金属涂镀层试件中金属层的测厚，提高检测结果的准确性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种金属层脉冲涡流测厚方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，针对M个已知不同金属层厚度的标准试件，用脉冲涡流检测仪进行检测得到它们与已知金属层厚度的参考试件之间因厚度不同而产生的M个差分输出信号；其中，M为大于等于2的自然数；

第二步，对上述M个差分输出信号分别进行复小波变换，提取差分输出信号在时间-尺度平面相对应的相位谱，并找出相位谱中存在的相位跃变点；

第三步，根据M个标准试件厚度和与之相对应的相位跃变点，制作用于金属层厚度标定的金属层厚度与相位跃变点之间的关系曲线；

第四步，用脉冲涡流检测仪测量得到待测工件与参考试件之间因厚度不同而产生的差分输出信号，并对该差分输出信号进行复小波变换，提取该差分输出信号在时间-尺度平面相对应的相位谱，并找出该相位谱中存在的相位跃变点；

第五步，将第四步得到相位跃变点与第三步中的金属层厚度与相位跃变点之间关系曲线进行比对，计算得出待测工件的金属层厚度。

优选的，第二步具体包括以下步骤：