[發明專利]一種基于磁致伸縮導波的檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請號: 201310353875.5
• 申請日: 2013-08-14
• 公開（公告）號: CN103424471A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 張東來;周智慧;孫金萍;張恩超
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 彭益宏;韓云涵

技術領域

本發明涉及無損檢測領域，尤其涉及一種基于磁致伸縮導波的檢測裝置及檢測方法。

背景技術

磁致伸縮導波是一種依據于磁致伸縮效應在管道橫截面上、鋼絲繩中產生彈性波，并沿管道、斜拉索長度方向傳播，當遇到由于缺陷導致橫截面積發生變化或機械阻抗發生變化的位置即發生機械波反射，從而傳播回檢測傳感器位置處，并依據逆磁致伸縮效應檢測出回波信號的無損檢測方法，其具有可單點激勵、單點檢測，無需移動傳感器，并可一次實現地上單一架空管道、斜拉索等構件近百米范圍的缺陷檢測等優點。

基于磁致伸縮效應與逆磁致伸縮效應，在管道導波檢測使用時，需要將傳感器線圈環繞整個管道，這便需要管道外表面和周圍物體有至少0.1~0.2m的空間。而當兩個管道相鄰很近導致與周圍物體間距不足，或管道只有部分外表面可接觸時，便無法在整個管道上纏繞線圈，只能在管道表面部分區域激勵，產生機械波能量有限，從而導波能量有限，檢測距離有限，且無法同時兼顧大的導波檢測距離及高的管道軸向上相鄰缺陷分辨力。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于磁致伸縮導波的檢測裝置及檢測方法，激勵信號使用編碼信號，以實現增大激勵信號時間寬度，提高激勵導波能量，增大有效檢測距離的同時，可確保管道軸向上相鄰缺陷的分辨力，并提高回波信噪比。

本發明的技術方案是一種基于磁致伸縮導波的檢測裝置，包括：信號發生器、連接該信號發生器的功率放大器、連接該功率放大器的激勵傳感器、檢測傳感器、連接該檢測傳感器的信號調理器、連接該信號調理器的信號采集器、連接該信號采集器的PC機以及給上述裝置供電的電源；其中，所述信號發生器還連接所述信號采集器；所述激勵傳感器包括沿軸向設置在管道上的第一永磁體和繞在該第一永磁體的磁芯上的激勵線圈；所述檢測傳感器包括沿軸向設置在管道上的第二永磁體和繞在該第二永磁體的磁芯上的檢測線圈。檢測傳感器與激勵傳感器相距0.7m。由電源給各個裝置供電，信號發生器產生編碼信號，該編碼信號進入功率放大器進行功率放大，經過功率放大的編碼信號進入所述激勵傳感器。第一永磁體沿徑向設置在管道表面，激勵線圈繞在該第一永磁體的磁芯上，由于磁致伸縮效應，在管道中產生機械彈性波，沿著管道軸向傳播，當遇到缺陷后，將有一部分機械波反射回到檢測傳感器。第二永磁體沿軸向設置在管道表面，檢測線圈繞在該第二永磁體的磁芯上，由于逆磁致伸縮效應，檢測傳感器中感應出電壓信號，從而經信號調理器處理后，再被信號采集器信號采集，上傳到一個PC機中進行信號處理和分析，最終獲得信號中回波位置，確定缺陷位置。在管道外表面部分區域激勵與檢測導波信號，解決管道與周圍物體間空間較小，導致無法安裝環繞管道的傳感器問題。所述激勵信號使用編碼信號，增大了激勵信號時間寬度，提高了激勵導波能量，在增大有效檢測距離的同時，提高了管道軸向上相鄰缺陷的分辨力，并提高回波信噪比。

進一步地，所述信號采集器中有信號采集卡和連接該信號采集卡的數據存儲器，所述信號采集卡連接所述信號發生器和所述信號調理器，所述數據存儲器連接所述PC機。經過信號調理器調理后的回波信號，被信號采集卡采集，信號采集卡將采集到回波信號后發送到數據存儲器中，所述數據存儲器中的數據發送到PC機中，進行處理和分析，最終獲得信號中回波位置，確定缺陷位置。

本發明還提供一種基于磁致伸縮導波的檢測方法，包括如下步驟：

S1、信號發生器向功率放大器發出編碼信號，該功率放大器將所述編碼信號進行功率放大，然后發送到激勵傳感器，激勵傳感器產生彈性波；同時，該信號發生器向信號采集器中的信號采集卡發出觸發脈沖；

S2、所述信號采集卡將采集到的回波信號存儲到數據存儲器中，然后PC機讀取該數據存儲器中的數據，并將讀取的數據存儲到PC機中；

S3、零相位低通濾波，即將PC機中的數據先正向低通濾波，然后將數據頭尾倒置，再對信號進行低通濾波，得到濾波后的數據；

S4、匹配濾波，即將信號發生器發出的編碼信號作為參考信號，然后將經過零相位低通濾波后的導波信號取其共軛，并作傅里葉變換，變換的結果與參考信號的傅里葉變換相乘，從而獲得處理后的信號，該信號在沿檢測對象長度方向上具有較高的相鄰缺陷分辨力；以及

S5、獲取匹配濾波后產生信號的包絡線，求取包絡線的極大值點，且因缺陷位于獲取的直達波與首次端部回波間，從而便可確定缺陷的極大值點的時間位置，將缺陷極大值點的時間減去直達波的時間獲得的差值，將此差值乘以機械波的傳播波速，然后除以2，就獲得缺陷與檢測傳感器之間的距離信息。