[發(fā)明專利]一種金屬層脈沖渦流測厚方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610074252.8
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105737728B
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張玉華;孫慧賢;王建斌;李建增;左憲章;謝志剛;李偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍軍械工程學(xué)院
• 主分類號: G01B7/06
• 分類號: G01B7/06
• 代理公司: 河北東尚律師事務(wù)所 13124
• 代理人: 王文慶

本發(fā)明公開了一種金屬層脈沖渦流測厚方法，它以信號在時頻域的相位躍變點(diǎn)作為測厚特征量，通過對多個已知厚度的標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行脈沖渦流檢測實(shí)驗(yàn)，建立起金屬層厚度與相位躍變點(diǎn)的關(guān)系曲線，并將它作為厚度標(biāo)定曲線，輔助完成實(shí)際檢測中待測工件的厚度測量。該方法將測厚特征量的提取從時域拓展到時頻域，充分利用了信號頻率對待測參數(shù)的分辨力，因此尤其適合有非金屬涂覆層或多層金屬結(jié)構(gòu)測厚。而且利用相位實(shí)現(xiàn)測厚，相比現(xiàn)有直接采用時域特征量的檢測方法，能有效地區(qū)分出探頭提離干擾和金屬層厚度變化，提高檢測的抗干擾能力，保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種采用脈沖渦流檢測技術(shù)實(shí)現(xiàn)金屬層厚度測量的方法。

背景技術(shù)

在許多重要的工業(yè)應(yīng)用中，常常需要測量金屬層厚度，作為對機(jī)械結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵零部件的質(zhì)量安全和可靠性進(jìn)行評估的依據(jù)。脈沖渦流檢測技術(shù)基于電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)金屬層測厚。當(dāng)加載脈沖電壓(流)的激勵線圈靠近被測金屬試件，試件內(nèi)部會感應(yīng)出瞬態(tài)電磁場，當(dāng)試件厚度不同，感應(yīng)電磁場在試件內(nèi)部擴(kuò)散的時間和衰減的程度均會發(fā)生改變，從而引起檢測探頭的信號變化，利用這一原理可以精確測量被測件中金屬層厚度。

現(xiàn)有脈沖渦流測厚方法一般根據(jù)檢測信號的峰值、峰值時間或者過零點(diǎn)時間來推斷金屬層厚度，是直接由信號時域特征實(shí)現(xiàn)的測厚方法。在實(shí)際檢測中，探頭搖晃、涂鍍層脫落和磨損等因素導(dǎo)致提離變化是很難避免的現(xiàn)象，它所引起的干擾信號會模糊甚至淹沒掉上述檢測特征量，致使從信號時域特性上很難辨別出被測件的厚度改變，嚴(yán)重降低檢測的靈敏度和準(zhǔn)確性。

要解決即使有提離干擾的情況下，也能準(zhǔn)確測厚的問題，關(guān)鍵在于提取出不受提離變化影響，但對金屬層厚度改變卻很敏感的檢測特征量。根據(jù)電磁場在導(dǎo)電介質(zhì)內(nèi)的傳播特性，采用時頻分析方法研究脈沖渦流信號的非平穩(wěn)特性是一種可行途徑，目前文獻(xiàn)資料仍局限于信號能量分布或幅值譜變化趨勢的定性分析，未能提取到用于定量檢測的特征量。筆者基于對常規(guī)渦流檢測中提離干擾的研究成果，從脈沖渦流檢測信號的相位入手，通過找出相位特征量與提離、金屬層厚度之間的關(guān)系來解決上述問題。在本發(fā)明之前，未見有關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新的金屬層脈沖渦流測厚方法。它基于信號在時-頻域的相位特征量來完成檢測，不僅可以解決時域上提離所引起的干擾信號與金屬層厚度改變所產(chǎn)生的有用信號難以區(qū)分的問題，而且能實(shí)現(xiàn)對單層或多層金屬試件、有非金屬涂鍍層試件中金屬層的測厚，提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種金屬層脈沖渦流測厚方法，其特征在于包括以下步驟：

第一步，針對M個已知不同金屬層厚度的標(biāo)準(zhǔn)試件，用脈沖渦流檢測儀進(jìn)行檢測得到它們與已知金屬層厚度的參考試件之間因厚度不同而產(chǎn)生的M個差分輸出信號；其中，M為大于等于2的自然數(shù)；

第二步，對上述M個差分輸出信號分別進(jìn)行復(fù)小波變換，提取差分輸出信號在時間-尺度平面相對應(yīng)的相位譜，并找出相位譜中存在的相位躍變點(diǎn)；

第三步，根據(jù)M個標(biāo)準(zhǔn)試件厚度和與之相對應(yīng)的相位躍變點(diǎn)，制作用于金屬層厚度標(biāo)定的金屬層厚度與相位躍變點(diǎn)之間的關(guān)系曲線；

第四步，用脈沖渦流檢測儀測量得到待測工件與參考試件之間因厚度不同而產(chǎn)生的差分輸出信號，并對該差分輸出信號進(jìn)行復(fù)小波變換，提取該差分輸出信號在時間-尺度平面相對應(yīng)的相位譜，并找出該相位譜中存在的相位躍變點(diǎn)；

第五步，將第四步得到相位躍變點(diǎn)與第三步中的金屬層厚度與相位躍變點(diǎn)之間關(guān)系曲線進(jìn)行比對，計(jì)算得出待測工件的金屬層厚度。

優(yōu)選的，第二步具體包括以下步驟：