[發明專利]一種消除電子擺振的渦流位移檢測方法及其裝置

無效

• 申請號: 201010268977.3
• 申請日: 2010-08-31
• 公開（公告）號: CN101975543A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 于亞婷;杜平安
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 周永宏

技術領域

本發明屬于無損檢測技術領域，具體涉及渦流無損位移檢測技術。

背景技術

渦流無損檢測技術，作為五大無損檢測技術之一，在航空航天、軌道交通、石油天然氣管道、清潔能源等的關鍵零部件的檢測與評估中得到日益廣泛的應用。位移測量諸如振動幅度測量、鍍層厚度測量等，作為渦流無損檢測的重要組成部分，可廣泛用于航空航天器鍍層厚度檢測、清潔能源關鍵零部件(水輪機和風力發電機葉片)的振動狀態檢測以及高速旋轉機械和往復式運動機械的狀態分析中。

根據渦流檢測理論，被測對象表面和探頭線圈之間檢測距離影響對被測對象中渦流引起的二級磁場的強度，從而影響耦合的磁感應強度。渦流位移檢測技術就是通過上述原理建立檢測距離和耦合磁場強度之間的線性關系，從而完成對機械位移的檢測。但是根據電磁感應原理，被測對象中的渦流強度不僅僅與檢測距離有關，也與被測對象的電磁特性(電導率和磁導率)有關。

由于被測對象電磁特性的改變或被測對象電磁特性分布不均勻而引起的檢測誤差，稱為電子擺振(Electrical?Runout：ERO)問題。目前引起電子擺振的因素很多：(1)被測體中存在雜質；(2)不均勻的被測對象磁導率；(3)不均勻的被測對象電導率等。雖然隨著先進制造技術的進一步發展，加工工藝也得到了進一步提高。但是不可避免的在材料加工過程中摻入其他雜質或產生氣泡；一些加工技術特別是表面加工技術，提高了材料的表面硬度、抗腐蝕性等性能，但也會因為引起材料電磁特性的隨機性變化，比如：噴丸技術是在航空航天器的制造中廣泛使用的一種加工工藝，它可以提高材料的表面硬度和抗腐蝕性能，但也同時引入了表面殘余應力，從而引起材料電磁特性的變化。從這個意義上說，電子擺振問題是渦流位移檢測技術中亟待解決的問題，解決該問題不僅可以提高渦流位移檢測傳感器的檢測精度和擴大渦流位移傳感器的使用范圍，還可以簡化渦流位移檢測傳感器的標定方法。

電子擺振問題是相對于旋轉機械振動檢測中出現的機械擺振(MechanicalRunout：MRO)問題提出的。機械擺振是指由于旋轉機械中旋轉結構的不圓度(Out-of-roundess)和不完整表面(Imperfect?Surface)引起的測量誤差。因此機械擺振問題可以通過提高加工技術和工藝進行改善和消除。而電子擺振是指由于被測對象電磁特性發生變化而引起的誤差信號，表現為一種虛擬的位移。由于造成電子擺振的原因錯綜復雜，因此很難完全消除或降低電子擺振對測量結果的影響，故而電子擺振問題成為渦流位移檢測中亟待解決的問題之一。

針對渦流位移檢測中存在的電子擺振問題，David?H.Biggs(1976)提出了一種消除渦流位移檢測技術在機械軸檢測中產生的電子擺振的方法和實現機構(美國專利：3986380)。該專利通過在旋轉軸表面布點，測試不同點探頭輸出，從而確定發生最大電子擺振的位置(位置1)和發生最小電子擺振的位置(位置2)，然后通過冷加工的方法改變位置1的電磁特性，再對該點的探頭輸出進行測量，重復以上步驟，直到該點的測量結果與位置2的測量結果相比達到期望的最小值。該方法主要通過冷加工的方法對被測對象進行表面處理，重新分布被測對象表面的電磁特性，從而降低電子擺振對計算結果的影響。但是該方法存在以下三個主要問題：

①該專利認為通過冷加工等加工手段可以改變被測對象表面的電磁特性分布，力求通過局部的表面處理技術使整個表面的電磁特性趨于一個穩定值。但是不同被測對象表面的電磁特性分布因加工方法和被測材料自身特性的不同而迥然不同，因此依據該專利中提出的方法，每個被測對象在檢測前都需要確定測點的分布方案，而沒有形成一個針對所有被測對象的統一的測點分布方案。因此該方法的通用性較差。

②該方法中的期望最小值是在位置2處電子擺振的基礎上提出的，然而位置2處的電子擺振大小卻無法準確得知，因此該方法只能相對削弱電子擺振，而無法消除電子擺振；

③該專利中提出方法對電子擺振的削弱程度取決于測點的選擇，因此具有一定隨機性。

針對以上現有技術中存在的問題，急需針對渦流位移檢測技術提出一種通用的、穩定的且能夠徹底消除電子擺振的方法。基于此，本發明提出一種新的方法對渦流位移檢測中的電子擺振進行補償，該方法具有通用性強/穩定性好且能夠徹底消除電子擺振對渦流位移檢測結果的影響。

發明內容

為了克服現有的渦流位移檢測裝置中電子擺振補償方法中通用性差、穩定性差、無法徹底消除渦流位移檢測中電子擺振的缺點，提出了一種消除電子擺振的渦流位移檢測方法及其裝置。