[发明专利]双层双D型线圈及基于线圈的缺陷方向检测方法和装置

权利要求书

1.基于双层双D型线圈的金属构件缺陷方向定量无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制作加工双层双D型线圈探头，该探头中包含信号激励单元和信号接收单元，信号激励单元为双层双D型线圈结构，信号接收单元为检测线圈或磁传感器；双层双D型线圈结构包括互相平行的上层线圈和下层线圈，上层线圈和下层线圈的形状都为双D型；上层线圈和下层线圈的最外层半径、线圈匝数和线间距均相等，两个线圈所在平面之间的距离即上下两层线圈之间的距离d；

上层线圈和下层线圈的中心线分别为l₂、l₁，每层线圈中以电流流入的相反方向作为该层线圈中心线l₂、l₁的0°参考方向，将上层线圈中心线l₂投影到下层线圈平面得到l₂'；当两层线圈之间的偏转角度为零度时，l₁和l₂'重合；当上层线圈以顺时针旋转角度θ₀时，l₁和l₂'形成的夹角为θ₀，称为上下两层线圈之间的偏转角度；下层线圈的中心线l₁定义为双层双D型线圈的中心线；

当上下两层线圈的电流输入端相连接时，两层线圈之间的偏转角度θ₀的范围是0～360°；当上下两层线圈的电流输入端不相连接时，两层线圈之间的偏转角度θ₀的范围是0～180°；

S2、产生固定频率的脉冲激励信号：产生脉冲激励信号U₀并将其输入双层双D型线圈探头的信号激励单元；

S3、提取参考信号：将加工双层双D型线圈探头放置在被测试件没有缺陷的区域上方一定提离高度l的位置，检测出参考电压信号A₀；

S4、测量检测信号：将双层双D型线圈探头固定在被测金属构件缺陷区域上方相同提离高度l的位置，分别测量在已知的不同缺陷方向θ_i下电压信号A_i和在未知缺陷方向θ_d下的电压信号A_d，并将检测到的电压信号A_i和A_d输入到响应信号放大滤波模块；i＝2,3,…,n，n表示测量次数；

S5、响应信号放大滤波：对电压信号A_i和A_d进行放大滤波处理，滤除A_i和A_d中的干扰信号并对滤波后的信号进行放大，得到理想电压信号A′_i和A′_d，并得到A′_i和A′_d的峰值B_zi和B_zd；

S6、确定缺陷方向包括以下两个子步骤：

S61、根据(θ_i，B_zi)绘制缺陷方向θ_i与B_zi的关系曲线，得到关于缺陷角度呈现对称分布的一个关系曲线图；

根据θ_i与B_zi的关系曲线拟合得到缺陷方向θ与B_z的函数关系式：

θ＝G(B_z) (1)；

S62、求解缺陷方向：将未知缺陷方向θ_d下的理想电压信号的峰值B_zd代入式(1)，得到两个缺陷方向值θ_d1和θ_d2；其中，θ_d1为锐角，θ_d2为钝角；取差分信号ΔA＝max|A′_d-A₀|，若ΔA＞ε，缺陷方向θ_d＝θ_d2；反之，缺陷方向θ_d＝θ_d1；其中，ε为预设的阈值。