[發明專利]非磁性金屬薄板磁聲電成像無損檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請號: 201410243302.1
• 申請日: 2014-06-04
• 公開（公告）號: CN104034857A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 劉國強;夏慧;李艷紅;李士強;李曉南;郭亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: G01N33/20
• 分類號: G01N33/20
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

1.一種非磁性金屬薄板的磁聲電成像無損檢測裝置，其特征在于，所述的檢測裝置包括超聲激勵子系統(1)，超聲探頭(9)、電磁激勵子系統(2)、線圈(8)、信號檢測處理子系統(5)、控制子系統(3)，以及圖像重建子系統(4)；超聲激勵子系統(1)連接超聲探頭(9)，超聲探頭(9)與被測非磁性金屬薄板(6)之間通過耦合劑接觸，電磁激勵子系統(2)通過切換開關(10)連接線圈(8)；進行檢測時，線圈(8)通過切換開關(10)連接信號檢測處理子系統(5)，信號檢測處理子系統(5)連接圖像重建子系統(4)，控制子系統(3)連接超聲激勵子系統(1)、電磁激勵子系統(2)、信號檢測處理子系統(5)和圖像重建子系統(4)；所述的線圈(8)既作為激勵線圈，為非磁性金屬薄板提供電磁激勵，同時也作為檢測線圈，接收非磁性金屬薄板(6)金屬離子的振動產生的感應電動勢信號；在控制子系統(3)的控制下，線圈(8)接切換開關(10)，通過分時切換方式實現線圈的兩種功能，所述的切換開關10一端連接線圈，另一端在控制子系統(3)的控制下連接電磁激勵子系統(2)或者信號檢測處理子系統(4)；所述的線圈(8)位于非磁性金屬薄板(6)附近，線圈(8)的平面與非磁性金屬薄板(6)處于非垂直關系，線圈距離非磁性金屬薄板(6)位置越近，線圈(8)平面與非磁性金屬薄板(6)平面之間的夾角越小，信號檢測處理子系統(5)檢測的信號強度越大，線圈(8)平面與非磁性金屬薄板(6)平面平行檢測效果最好。

2.應用權利要求1所述的非磁性金屬薄板的磁聲電成像檢測方法，其特征在于，所述的檢測方法對被測非磁性金屬薄板(6)同時施加超聲激勵和電磁激勵；在磁場作用下，施加的超聲激勵引起被測非磁性金屬薄板(6)的金屬離子振動，產生電動勢；利用線圈(8)檢測到的感應電動勢信號進行圖像重建，通過重建圖像反映被測非磁性金屬薄板(6)內部存在的缺陷。

3.根據權利要求2所述的非磁性金屬薄板的磁聲電成像檢測方法，其特征在于，所述的圖像重建子系統的重建算法描述如下：

被測非磁性金屬薄板在超聲激勵和電磁激勵的共同作用下，在非磁性金屬薄板內產生離子振動，離子的振動看成是在非磁性金屬薄板內形成的局部電流源；通過電極對檢測被測非磁性金屬薄板的電信號U_ab用以下公式表示：

Uab(t)=∫ΩB·J(r)×V(r,t)dr]]>

其中U_ab(t)為接收到的隨時間變化的電信號，B電磁激勵的磁感應強度，J(r)為假想的在電極對的位置通入1安培電流后在被測非磁性金屬薄板內部電磁激勵和超聲激勵共同作用區域產生的電流密度，該變量是一個隨空間r變化的空間變量，V(r,t)為被測非磁性金屬薄板內部電磁激勵和超聲激勵共同作用區域的質點振動速度，它同時是空間r和時間t的函數。引入速度勢函數，振動速度V(r,t)滿足如下方程：

V(r,t)＝▽φ(r,t)/ρ

其中φ(r,t)是速度勢函數，ρ是質量密度，速度勢函數可以用格林函數和激勵函數的卷積，可以直接寫出：

Uab(t)=f(t)*[∫ΩB·▿×J(r)g(r,t)dr/ρ]]]>

式中f(t)為超聲激勵子系統產生的超聲激勵函數，g(r,t)為格林函數，以上公式把r擴展到整個被測非磁性金屬薄板的超聲激勵和電磁激勵共同作用區域的整個區間，利用時間反轉算法可以重建出可以重建電流密度的旋度▽×J(r)，然后結合以下方程組重建電流密度J(r)：

▿×J(r)=M(r)▿·J(r)=0]]>

公式中n為被測非磁性金屬薄板的法相分量，r_A和r_B分別是電極位置，δ(r-r_A)和δ(r-r_B)為在電極對出注入的1安培電流的表達方式，重建電流密度后，參照磁共振電阻抗成像中電導率的重建方法，通過迭代算法重建電導率分布。