[发明专利]一种基于频域分析的电磁超声测厚方法

说明书

本发明属于电磁超声无损检测领域，并公开了一种基于频域分析的电磁超声测厚方法。该方法包括下列步骤：(a)选取已知厚度的试件和待测厚度试件，分别进行下列步骤：(a1)电磁超声传感器激励线圈发出信号，采集接收线圈的感应电信号作为接收信号；(a2)在接收信号上截取一段回波信号依次进行重采样、整周期延拓、低通滤波处理；(a3)将经处理的信号取正半周信号，在进行快速傅里叶变换获得频谱图，在该频谱图中选取部分频段对应的频谱，计算其中频谱峰值对应的频率；(b)利用公式计算待测厚度试件的厚度。通过本发明，将厚度信息从时域难以读取的周期变换到频域易读取的峰值，在不改变原有电路的基础上增大使用提离，提高检测精度。

技术领域

本发明属于电磁超声无损检测领域，更具体地，涉及一种基于频域分析的电磁超声测厚方法。

背景技术

电磁超声，是无损检测领域出现的新技术，具有结构简单、无需耦合剂，能够适应一定的提离的优点，该技术利用电磁耦合方法激励和接收超声波。与传统的超声检测技术相比，它具有精度高、不需要耦合剂、非接触、适于高温检测以及容易激发各种超声波形等优点。在工业应用中，电磁超声正越来越受到人们的关注和重视。电磁超声是处于交变磁场中的金属导体，其内部将产生涡流，同时由于任何电流在磁场中收到洛伦兹力的作用，而金属介质在交变应力的作用下将产生应力波，频率在超声波范围内的应力波即为超声波，于此相反，由于此效应呈现可逆性，返回声压使质点的振动在磁场作用下也会使涡流线圈两端的电压发生变化，因此可以通过接收装置进行接收并放大显示，我们把用这种方法激发和接收的超声波称为电磁超声，在上述方法中，换能器已经不单单是通交变电流的涡流线圈以及外部固定磁场的组合体，金属表面也是换能器的一个重要组成部分，电和声的转换是靠金属表面来完成的，电磁超声只能在导电介质上产生，因此电磁超声只能在导电介质上获得应用。

目前，申请号为201610172021.0的发明专利申请公开了一种建立在数字采集电路系统基础上的电磁超声测厚方法；申请号为201510582587.6的发明专利申请公开了一种用两种确定频率脉冲的电磁超声测量金属材料厚度的方法，上述技术主要围绕电磁超声回波信号时域周期的获取进行，集中解决如何通过各种方法提取回波信号时间间隔，因为电磁超声换能效率低，因此受提离的影响大，并且电路噪声会对回波周期的测量造成影响，导致现有电磁超声仪器能做到的提离小，信号处理电路复杂。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于频域分析的电磁超声测厚方法，该方法通过将采集的感应信号依次进行重采样、整周期延拓、低通滤波、取正半周信号和快速傅里叶变换后，使其从时域转换到频域，从测量时间间隔转换到最终测量峰值频率的方式，该过程中不改变感应信号获取的途径，只是对信号处理方式进行了转换，且获得的频域信号分析对信号幅值要求较小，因此可以在不改变原有电路的基础上增大使用提离，提高检测精度。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种基于频域分析的电磁超声测厚方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)选取同种材料的已知厚度的试件和待测厚度试件，分别进行下列步骤：

(a1)将电磁超声传感器激励线圈和接收线圈安装在已知厚度的试件/待测厚度试件上，所述电磁超声传感器激励线圈发出信号，采集所述接收线圈的感应电信号，将该感应电信号作为接收信号，已知厚度试件和待测试件上的接收信号分别记为标定信号和检测信号；

(a2)在所述接收信号上截取一段回波信号作为样本信号，将该样本信号依次进行重采样、整周期延拓、低通滤波，以降低数据处理难度，提高频域分辨率和精度；

(a3)将经(a2)处理的信号进一步取正半周信号获得样本信号，从而将相互耦合的激励信号频率和回波信号频率在频域上分离，再进行快速傅里叶变换，获得信号对应的频谱图，在该频谱图中选取部分频段对应的频谱，计算其中频谱峰值对应的频率，其中，由所述已知厚度的试件获得的频率记为f₀，由所述待测厚度试件获得的频率为f₁；