[发明专利]一种基于缺陷深度的选频带脉冲涡流无损检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于电磁方法的缺陷定量无损检测技术领域，具体涉及一种基于缺陷深度的选频带脉冲涡流无损检测方法。

背景技术

随着经济社会发展的全面加速，各行各业能源需求的增长同传统化石能源紧缺的矛盾日益明显，核电站的出现和发展大大缓解了这一矛盾。然而核电站数量的逐年增加，核电站安全问题引起社会广泛关注，2011年福岛事故的发生再次表明核电站安全问题的重要性。核电站定期安全检查是其安全运行的重要保证，无损检测是定期安全检查的重要手段。在核电站中，冷却用管道内管壁局部减薄缺陷是较为常见的安全问题之一，尽管管壁厚度初始设计足够厚，但是管道中液体的流动加速腐蚀和液滴冲击易造成内管壁局部减薄，当管壁减薄到相当薄时，会导致严重后果。

脉冲涡流检测具有频率广、检测深度大等优点，对深部缺陷和多层结构缺陷的检测具有优势，因此脉冲涡流检测方法被认为是有效手段。但是在通常情况下，缺陷多集中在冷却管内壁近表面区域，在确知缺陷深度范围时，传统方波激励的脉冲涡流检测方法由于频率过于分散，易造成能量浪费，检测灵敏度不高。

经过分析研究发现，通过对脉冲涡流激励信号的频段范围进行控制，可以对激励信号的能量分布进行有效集中，提高检测灵敏度，避免能量浪费；对于不同深度范围的缺陷也更具有针对性，可控性更强。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于缺陷深度的选频带脉冲涡流无损检测方法，首先根据被测试件底面缺陷的深度范围，确定脉冲涡流频率选择范围；其次结合脉冲重复周期及检测灵敏度因素，在该频段内，进行合理地等分，并确保所取频率幅值相等，相位相同；然后根据具体的频谱分布情况，通过逆傅里叶变换，得到脉冲激励的时域信号，再利用信号发生器产生该激励信号，实现对试件底面缺陷的检测。该方法主要针对已知深度范围的缺陷，具有灵敏度高，可控性强，灵活方便以及节能等优点。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于缺陷深度的选频带脉冲涡流无损检测方法，包括如下步骤：

步骤1：根据被测试件的材料参数、底面缺陷的深度范围，运用涡流趋肤深度公式(1-1)确定选频带脉冲涡流无损检测方法的频带范围；

其中：δ为涡流的趋肤深度，μ为被测试件的磁导率，σ为被测试件的电导率，f为激励信号的频率；依据上式能够确定检测被测试件的底面缺陷时脉冲激励信号的频率选取范围，具体方法如下：假设目标试件的底面缺陷的深度范围是[d₂，d₁]，则根据公式(1-1)衍生方程式(1-2)能够确定出f₁，根据公式(1-1)衍生方程式(1-3)能够确定出f₂，[f₁，f₂]即选频带脉冲涡流无损检测方法的频带选取范围；由于公式计算结果均为概数，所以在实际选取时，应尽量保证f₂为f₁的倍数，若不能保证二者为倍数关系，则应尽量保证二者的公约数最大；

步骤2：根据所选频率范围，结合脉冲重复周期及检测灵敏度因素，将[f₁，f₂]之间的频段进行等分；令△f为间隔频率即等分[f₁，f₂]后每等份的频带大小；根据脉冲涡流频谱特性发现，△f亦是脉冲涡流激励信号的基频，与脉冲涡流激励信号的重复周期互为倒数，△f≤f₁，且△f是f₁、f₂的公约数；根据数值模拟结果发现，当间隔频率△f越大时，检出信号的特征参数越大，所以当△f为f₁、f₂的最大公约数时，检测灵敏度最高，且此时检测周期最小；但是在实际检测中，应根据目标试件以及检测要求，灵活把握频率间隔△f，以节能、提高检测灵敏度为原则，合理确定幅值和相位大小，并保证所有频率的幅值相等，相位相同，从而得到脉冲激励信号的频谱图；

步骤3：根据步骤2选定的脉冲激励信号的频谱图的详细信息，对频域信号进行逆傅里叶变换，得到脉冲激励的时域信号f(t)；

傅里叶级数展开与其系数的计算公式如下：