[發明專利]基于雙線圈結構的柔性電磁超聲檢測系統及檢測方法

有效

• 申請號: 201510125620.2
• 申請日: 2015-03-20
• 公開（公告）號: CN104792875B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 裴翠祥;肖盼;陳振茂;楊桂才
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 何會俠

技術領域

本發明涉及柔性電磁超聲探頭技術備領域，具體涉及一種基于雙線圈結構的柔性電磁超聲檢測系統及檢測方法。

背景技術

作為目前最為重要的無損檢測方法之一，超聲檢測被廣泛運用在航空航天、能源、材料等重大裝備的安全檢測，對提高機械裝備的安全可靠性，防止事故發生發揮著重要作用。但目前常規壓電超聲檢測技術要求探頭必須與被測件有很好接觸，并需要液態耦合劑。隨著現代工業和科學技術的發展，產品的復雜程度越來越高，生產及服役環境也更為苛刻(如高溫、高壓、強腐蝕和輻射等)，使得常規超聲檢測技術的應用受到了很大的限制。此外，常規超聲檢測還存在掃描速度慢，不易于實現自動化檢測等弱點。因此，電磁超聲等非接觸超聲檢測技術一直是超聲檢測領域中的一個研究熱點和突破方向。

相較于壓電超聲，電磁超聲無損檢測方法因非接觸性、無需耦合劑、適應性強、檢測速度快等優點在高溫、在線無損檢測中表現出其獨特的優越性但傳統電磁超聲探頭一般采用永磁體-線圈結構或者電磁體-線圈結構，探頭體積較大，對于曲面以及表面復雜、檢測空間狹窄的情況難于使用。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種基于雙線圈結構的柔性電磁超聲檢測系統及檢測方法，能夠對表面復雜和狹窄空間的情況進行定量無損檢測。

為達到以上目的，本發明采用如下技術方案：

基于雙線圈結構的柔性電磁超聲檢測系統，包括偏置磁場線圈1、渦流線圈2、短脈沖大電流源3、長脈沖大電流源4、脈沖延時觸發器5、帶通濾波器6、前置放大器7、信號采集設備8和計算機9；

所述偏置磁場線圈1用于提供偏置磁場；所述渦流線圈2用于激發和接受超聲波信號；所述偏置磁場線圈1和渦流線圈2構成柔性電磁超聲探頭；

所述偏置磁場線圈1的一端與長脈沖大電流源4的一端連接，所述渦流線圈2的一端與短脈沖大電流源3的一端連接，短脈沖大電流源3的另一端與脈沖延時觸發器5連接，長脈沖大電流源4的另一端也與脈沖延時觸發器5連接；所述渦流線圈2的另一端與帶通濾波器6的輸入端連接，進行濾波處理，帶通濾波器6的輸出端與前置放大器7的輸入端連接，前置放大器7的輸出端連接信號采集設備8的一個輸入端，信號采集設備8的另一個輸入端連接脈沖延時觸發器，信號采集設備8的輸出端接入計算機9。

所述偏置磁場線圈1和渦流線圈2為餅形線圈。

所述偏置磁場線圈1和渦流線圈2相鄰放置，偏置磁場線圈1的材料為0.2～1mm的漆包線，渦流線圈2的材料為0.1～0.2mm的漆包線。

上述所述基于雙線圈結構的柔性電磁超聲檢測系統檢測金屬內部缺陷的方法，包括如下步驟：

步驟1：按照待檢測金屬試件10表面曲率繞制偏置磁場線圈和渦流線圈，偏置磁場線圈和渦流線圈的尺寸形狀完全相同，均為餅形線圈，在偏置磁場線圈1和渦流線圈2之間添加錫箔紙16，并將偏置磁場線圈1、渦流線圈2和錫箔紙16固定在一起；最后將偏置磁場線圈緊貼待檢測試件表面放置；

步驟2：長脈沖大電流源4向偏置磁場線圈1通入長脈沖大電流13，使偏置磁場線圈1在待檢測金屬試件10表面產生平行于待檢測金屬試件平面的低頻偏置磁場；

步驟3：短脈沖大電流源3向渦流線圈2通入短脈沖大電流15，使渦流線圈2在待檢測金屬試件10表面產生渦流；在偏置磁場線圈1產生的平行于待檢測金屬試件平面的偏置磁場的作用下，待檢測金屬試件表面將產生垂直待檢測金屬試件平面傳播的超聲縱波；

步驟4：脈沖延時觸發器5分別對長脈沖大電流源4和短脈沖大電源3進行不同的延時觸發，以消除頻率較高的上升沿的影響，并產生一個合適的激勵周期；短脈沖大電流源3和信號采集設備8的觸發時間相同；

步驟5：采用渦流線圈2接收步驟3中產生的超聲縱波，并送入帶通濾波器6對由偏置磁場線圈1產生的噪聲信號進行過濾；

步驟6：通過前置放大器7中對濾波后的檢出電壓信號進行放大；

步驟7：通過信號采集設備8中對檢出電壓信號進行采集，進行模數轉換，并送入計算機9進行分析；

步驟8：：計算機9根據該待檢測金屬試件對應的縱波傳輸速度c_p和所采集到檢出電壓信號中缺陷信號所對應的回波時間t，計算出金屬件內部缺陷距離待測金屬試件10表面的位置d，

所述長脈沖大電流13為低頻長脈沖大電流，脈沖長度為0.1～5ms，信號幅值為50～500A。