[發明專利]用于渦流信號的數字測量的方法和設備

無效

• 申請號: 200810109110.6
• 申請日: 2008-05-23
• 公開（公告）號: CN101311715A
• 公開（公告）日: 2008-11-26
• 發明（設計）人: J·M·庫費;M·H·費多
• 申請（專利權）人: 通用電氣檢查技術有限合伙人公司
• 主分類號: G01N27/90
• 分類號: G01N27/90
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張雪梅;王忠忠

技術領域

本發明通常涉及利用數字信號處理技術測量渦流信號。

背景技術

在無損渦流檢測(eddy?current?testing)中，振蕩器或其它信號發生器產生交流(AC)驅動信號(例如，正弦波)，該驅動信號驅動位于導電檢測物體(test?object)附近的渦流探頭的線圈。探頭線圈中的驅動信號產生電磁場，該電磁場穿過導電檢測物體并在該檢測物體中感應渦流，這些渦流進而產生其自身的電磁場。驅動信號的頻率以及檢測物體的材料性質(例如，電導率、導磁率等)決定特定電磁場穿透檢測物體的深度，其中低頻信號比高頻信號穿透得更深。對于大多探傷應用，使用在1KHz到3MHz范圍內的渦流探頭頻率。

由渦流生成的電磁場在渦流探頭中生成返回信號(return?signal)。驅動信號與返回信號的比較可以提供關于檢測物體的材料特性的信息，包括在特定深度存在瑕疵或者其它缺陷。將渦流探頭置于已知沒有瑕疵或缺陷的一段檢測物體上導致生成可用來建立參考或零位信號(nullsignal)的返回信號。確定驅動信號和這個參考或零位信號之間的差別(例如，相移)可建立參考數據，通過該參考數據可以對未知段的檢測物體進行后續測量。

未知段檢測物體的這些后續測量可以通過如下過程進行：沿檢測物體的表面滑動渦流探頭，以及連續地監控驅動信號和由渦流電磁場所生成的返回信號之間的差別。驅動信號和返回信號之間的差別與驅動信號和參考或零位信號之間的差別的不一致，在這個意義上，這可以指示在檢測物體中的那個位置存在瑕疵或其它缺陷(或材料特性中的其它變化)。為了幫助簡化往往復雜的渦流響應，幅度和相位的變化往往顯示在阻抗平面圖(系統電感與電阻的關系曲線)上。這樣，操作員差異的變化比如(提離時)探頭和試件之間的距離會導致形成軌跡的斑點(spot)的水平移動，而任何瑕疵的存在會造成該斑點垂直移動。無論怎樣，渦流檢測的關鍵步驟是確定驅動信號和返回信號之間的差別(例如，相移)。

在渦流檢測中用于確定驅動信號和返回信號之間的差別的模擬方法是眾所周知的。在一種廣泛使用的方法中，一個或多個振蕩器被用來生成頻率和幅度與驅動信號相同的正弦信號和余弦信號。每個正弦信號和余弦信號在經過低通濾波器之后與返回信號進行混合或相乘，該返回信號在混合或相乘之前已被放大。來自乘法器的每個合成信號含有相乘的兩個信號的和積與差積并且含有基于檢測物體返回信號的差別信號(difference?signal)的幅度和相位信息。那些合成的信號然后被低通濾波以去除所有除差頻之外的任何低頻諧波產物。在對合成信號進行求和及放大之后，這些信號代表驅動信號和返回信號之間的差別的正交信號，從中可以導出該差別信號的相位和幅度。正交信號被多路復用，經過模數轉換器，然后由計算機或其他處理器接收以分析信號并確定瑕疵或其他缺陷的存在。

數字電路與模擬電路相比具有幾個固有的優勢，包括元件數量的減少，這可能導致制造成本的降低以及消除或最小化由元件容差變化所引起的潛在影響。給于這些優勢，隨著數字信號處理的出現，有人已用數字電路來替代上述的模擬電路和操作。雖然這一變化可以改善此應用的性能和成本，但數字電路仍然必須執行將返回信號與正弦及余弦信號相乘以產生正交輸出的計算，該正交輸出然后被分析以確定差別信號的相位和幅度。利用數字信號處理技術來執行渦流檢測而無需將返回信號與正弦及余弦信號相乘將會是有利的

發明內容

在本發明的一個實施例中，公開了一種用于對檢測物體進行渦流檢測的方法和設備，其包含以下步驟：生成數字驅動信號，將所述數字驅動信號轉換成模擬驅動信號以驅動探頭中的線圈；將所述探頭置于檢測物體附近；接收由所述檢測物體生成的電磁場，該電磁場生成模擬返回信號；將所述模擬返回信號轉換成數字返回信號；測量所述數字返回信號的幅度；測量所述數字返回信號與數字驅動信號相比的相移；根據該相移確定所述數字返回信號的相移角；根據數字返回信號幅度和所述相移角，確定所述數字返回信號的正交分量；以及分析所述數字返回信號的所述正交分量來確定所述檢測物體的材料特性。

附圖說明

圖1是用以執行渦流檢測的數字電路的框圖。

圖2是渦流檢測中典型的驅動信號和返回信號的曲線圖。

圖3是渦流檢測中返回信號的幅度和相移角的向量表示。

圖4是用于顯示渦流檢測的結果的阻抗平面顯示。

具體實施方式