[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

技術領域

本發明涉及一種利用磁聲電成像技術檢測非磁性金屬薄板內部缺陷的裝置和方法。

背景技術

無損檢測技術是在不損傷被測對象的條件下，利用材料內部結構異常或缺陷存在所引起的對熱、聲、光、電、磁等反應的變化，來實現對各種工程材料、零部件、結構件等內部貨表面缺陷的檢測，并對檢測對象存在缺陷的類型、尺寸、形狀、位置等信息做出判斷和評價的技術。無損檢測涉及了物理學、材料學、電子信息技術等多個學科及技術領域。

目前對于金屬板面的部件常規的檢測方法包括超聲波檢測、射線檢測、漏磁檢測、渦流檢測以及聲發射檢測技術等，傳統檢測技術在金屬構件的檢測中取得了很好的效果，但任何一種單一的方法都不可能實現所有金屬構件的高靈敏檢測，尤其對微細缺陷和疲勞損傷的金屬構件的檢測，目前的技術很難從整體信號中提取材料的局部微細缺陷存時的微弱信號，因此急需高靈敏的金屬構件缺陷檢測方法。

發明內容

本發明的目的是克服現有方法不能對微細缺陷和疲勞損傷的金屬薄板構件進行檢測的不足，提供一種金屬薄板的磁聲電成像的無損檢測方法及裝置。

本發明解決技術問題采用的技術方案為：

一種非磁性金屬薄板的磁聲電成像無損檢測方法，是一種基于磁聲電成像技術的電阻抗成像的無損檢測方法。其原理為：對非磁性金屬薄板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非磁性金屬薄板金屬離子的振動，產生感生電動勢，利用線圈檢測到感應電信號，對檢測到的電信號進行圖像重建，通過重建圖像反映非磁性金屬薄板內部存在的缺陷。與現有單純超聲無損檢測技術相比，本發明對被測非磁性金屬薄板的電導率變化敏感，對比度高，與現有的電磁無損檢測技術相比，本發明方法分辨率高。

應用本發明金屬薄板的磁聲電成像無損檢測方法的裝置包括超聲激勵子系統、超聲探頭、電磁激勵子系統、線圈、信號檢測處理子系統、控制子系統，以及圖像重建子系統。超聲激勵子系統連接超聲探頭，超聲探頭與被測金屬薄板之間通過耦合劑接觸。電磁激勵子系統和信號檢測子系統通過切換開關連接線圈。線圈既作為激勵線圈，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金屬離子的振動產生的感應電動勢信號。所述的線圈位于非磁性金屬薄板附近，線圈的平面與非磁性金屬薄板處于非垂直關系，線圈距離非磁性金屬薄板位置越近，線圈平面與非磁性金屬薄板平面之間的夾角越小，信號檢測處理子系統檢測的信號強度越大，線圈平面與非磁性金屬薄板平面平行檢測效果最好。在控制子系統的控制下，線圈兩端連接切換開關，通過分時切換方式實現線圈的兩種功能。線圈接收感應電動勢信號，將電信號送入與之連接的信號檢測處理子系統。信號檢測處理子系統連接圖像重建子系統，控制子系統連接超聲激勵子系統、電磁激勵子系統、信號檢測處理子系統和圖像重建子系統。本發明所述的金屬薄板的磁聲電成像無損檢測方法不同于現有的磁聲電醫學成像方法，省去了永磁體提供靜磁場，所述的電磁激勵子系統主要由信號發生電路和功率放大電路組成，信號發生電路連接功率放大電路，同時線圈既作為激勵線圈也作為檢測線圈，所述的電磁激勵子系統與線圈相連時為金屬薄板提供電磁激勵。

本發明所述的成像方法和電導率重建方法，主要包括兩個步驟，現描述如下：

第一步：被測非磁性金屬薄板的測量電壓與已知參量的數學關系式，被測金屬薄板在超聲激勵和電磁激勵的共同作用下，在金屬薄板內產生離子振動，離子的振動可以看成是在金屬薄板內形成的局部電流源。通過線圈獲取的被測非磁性金屬薄板的感應電信號U_ab可以利用以下公式表示：

Uab(t)=∫ΩB·J(r)×V(r,t)dr]]>