[发明专利]基于共生式磁芯环绕结构的感应热像无损检测系统

说明书

本发明公开了一种基于共生式磁芯环绕结构的感应热像无损检测系统，将共生式磁芯环绕线圈检测装置放置于被测试件上方，接着打开红外热像仪与激励源，通过功率发生器运行产生交变激励电流，再将交变激励电流通过激励源输入至共生式磁芯环绕线圈检测装置，其内部线圈附近的空间会产生交变磁场，使被测试件内的磁通不断变化，在被测试件的表面或内部感应出涡流，部分涡流转化为焦耳热；另外，磁通量通过被测试件时，会因磁滞损耗产生热量来对被测试件加热，这些热量又以热波的形式在被测试件中传播，当被测试件中存在缺陷时，涡流会绕过缺陷影响热量扩散使缺陷附近热场分布异常，从而被红外热像仪捕捉记录，并上传至上位机显示。

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于共生式磁芯环绕结构的感应热像无损检测系统。

背景技术

无损检测技术以不破坏被测物体内部结构为前提，应用物理的方法，检测物体内部或表面的物理性能、状态特性以及内部结构，检查物体内部是否存在不连续性，从而判断被测物体是否合格，进而评价其适用性。它是控制产品质量、保证在役设备安全运行的重要手段。脉冲涡流热成像(ECPT)技术是一种采用电流作为热源的热成像检测技术，它兼具涡流检测与热成像检测的优势，例如检测范围大、检测效率高、空间分辨率高、检测深度大、不受表面状态影响等。因此在导电材料无损检测中起着至关重要的作用，广泛用于飞机原位无损检测、钢轨滚动接触疲劳裂纹的检测中。

ECPT检测方法原理是触发信号同时打开功率发生器和红外热像仪，当功率发生器产生的交变激励电流通过激励端通入线圈时，线圈附近空间会产生交变磁场，使试件内磁通不断变化，在其表面或内部感应出涡流，根据焦耳定律，部分涡流转化成焦耳热，另一方面，磁通量通过试件时也会因磁滞损耗产生热量对试件进行加热，当试件中存在缺陷时，涡流会绕过缺陷，进而也影响了热的扩散，最终导致试件表面缺陷区域热场分布异常，采用红外热像仪记录分析材料表面的温度变化，并对其进行分即便可判断出缺陷的位置和大小深度信息。

前期ECPT检测直接采用线圈，包括直导线线圈如图2所示、矩形线圈、圆形线圈等，但它们在检测过程中存在以下缺点：试件中被激发产生的磁场不均匀且磁感应强度小、热像仪对试件表面被检测区域热场的采集会受线圈遮挡、检测效果易受提离距离影响、(热像仪采集所得)热图中缺陷区域与非缺陷区域的热对比度低缺陷不易被检出、单次可检测区域面积小等。随后出现了磁芯环绕线圈，比如圆形磁芯环绕线圈，如图3所示，矩形磁芯环绕线圈等，它能有效地利用线圈激发的交变磁场在试件中感应出磁感应强度更大的交变磁场，形成由内向外衰减的环形涡流场，有效提高对不同角度缺陷检测的敏感度，提高热图中缺陷区域与非缺陷区域的温度对比度，提高缺陷检测范围，对不同角度的缺陷有很好的检测效果，但是其检测范围同样有限。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于共生式磁芯环绕结构的感应热像无损检测系统，通过共生式磁芯环绕线圈增强了试件中交变磁场的磁感应强度，同时新的线圈绕制方式使两个磁芯中间区域的涡流场大大增强，增大了单次可检测面积，极大提高了缺陷的检测能力。

为实现上述发明目的，本发明一种基于共生式磁芯环绕结构的感应热像无损检测系统，包括功率发生器、红外热像仪、上位机和激励源，其特征在于，还包括一共生式磁芯环绕线圈检测装置；

所述的共生式磁芯环绕线圈检测装置由处于同一水平面上且相距一定距离的两个磁芯环绕线圈构成；

系统进行感应热像无损检测时，先将共生式磁芯环绕线圈检测装置放置于被测试件上方，再在共生式磁芯环绕线圈检测装置和被测试件的外围添加屏蔽罩，接着在磁芯环绕线圈内部通循环冷却水，并打开红外热像仪与激励源；

利用触发信号启动功率发生器运行，同时启动红外热像仪记录被测试件表面的温度变化；