[發明專利]一種基于旋轉磁場的感應渦流熱成像檢測裝置

在審

• 申請號: 201710163783.9
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN106841306A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 伍劍波;黃曉明;王杰
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01N25/72
• 分類號: G01N25/72
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及渦流熱成像無損檢測領域，具體是一種基于旋轉磁場的感應渦流熱成像檢測裝置。

背景技術

渦流熱成像作為一種非接觸式的無損檢測方法，如今被廣泛的應用在控制產品質量、保證在役設備安全運行上。它將渦流與熱成像技術結合，可實現大范圍不同深度缺陷的快速檢測，近年來在導體材料無損檢測領域得到廣泛的應用，成為分析導體材料失效原因的重要依據。

目前，常規渦流熱成檢測方法是將單一高頻交流電通入單根導線或單個線圈內，通過電磁感應，使試件內部產生感應電流，從而實現局部加熱。在實際應用過程中，這種局部加熱方法使試件受熱不均勻，不能很好的實現試件缺陷的檢測。為實現試件的全覆蓋自動化檢測，在采用常用渦流熱成像時，一方面，采用多個陣列線圈分別進行周向局部加熱，該方法增加了系統的復雜性和成本，而且相鄰加熱線圈交界處存在加熱盲區或重復加熱的問題，產生漏判或者誤判；另一方面，利用加熱線圈與試件之間形成復雜的掃描運動，該方法增加了輔助設備成本和信號處理的難度，并且對于難以實現旋轉的試件，如方坯，鋼軌等，該掃描運動難以實現。

發明內容

針對常規渦流熱成像檢測技術的現狀與不足，本發明的目的在于提供一種基于旋轉磁場的感應渦流熱成像檢測裝置，以解決常規渦流熱成像檢測技術存在的加熱不均和效率低等問題。

本發明提供的一種基于旋轉磁場的感應渦流熱成像檢測裝置，其結構包括：旋轉磁場激勵電源，旋轉磁場發生器以及紅外熱像儀。旋轉磁場激勵電源給旋轉磁場發生器提供多相異步交流電，進而在旋轉磁場發生器內部空間產生旋轉磁場。當被測試件置于旋轉磁場發生器中時，基于法拉第電磁感應定律，與旋轉磁場產生相對運動，將在試件中產生動生渦流，根據焦耳定律，實現被測試件的全周向均勻加熱。當試件中存在缺陷時，被測試件表面溫度分布不均，紅外熱像儀采集被測試件表面溫度信號，從而實現被測試件表面缺陷的高靈敏度檢測。

在上述技術方案中，所述多相異步交流電的頻率越高，旋轉磁場的轉速越快，產生的動生渦流的強度越大，加熱效率越高；同時隨著電流頻率增大，動生渦流的滲透深度降低，表面裂紋周圍的渦流密度更大，表面溫差更明顯，更有利于表面裂紋檢測；同時，也可以通過降低多相異步交流電的頻率，來增加動生渦流的滲透深度，進而檢測近表面的缺陷。

在上述技術方案中，所述多相異步交流電的幅值越大，旋轉磁場的強度越大，產生的動生渦流的強度越大，加熱效率越高。

在上述技術方案中，所述旋轉磁場發生器的內徑根據被測試件的尺寸進行設計，因此可以檢測絕大多數的零部件，包括圓形、方形或者彎曲的不規則試件。

在上述技術方案中，所述紅外熱像儀的數量與布置方法與被測試件的尺寸、形狀，以及紅外熱像儀探測范圍有關，需滿足360°全面檢測，一般來說紅外熱像儀個數不少于2。

在上述技術方案中，被測試件在旋轉磁場發生器中的移動速度增加時，需增加多相交流電的幅值與頻率，以提高加熱效率。

本發明提供的基于旋轉磁場的感應渦流熱成像檢測裝置，其具有以下十分突出的優點：

1. 多相異步交流電通入旋轉磁場發生器中，在其內部產生旋轉磁場，進而在被測試件中產生動生渦流，從而對被測試件全周向進行均勻加熱，極大地簡化了現有的加熱系統，解決了現有渦流檢測線圈加熱技術加熱不均的問題。

2. 通過調整多相異步交流電的幅值和頻率，可以調整加熱效率和動生渦流滲透深度，以適應不同檢測速度和不同埋藏深度缺陷的檢測需求。

附圖說明

圖1為基于旋轉磁場的感應渦流熱成像檢測裝置的結構示意圖

圖2為基于旋轉磁場的感應渦流熱成像檢測裝置旋轉磁場激勵電源輸入的典型三相異步交流電信號圖

圖3為旋轉磁場激勵電源的電流處于第Ⅰ階段時，旋轉磁場發生器產生磁場的分布示意圖

圖4為旋轉磁場激勵電源的電流處于第Ⅱ階段時，旋轉磁場發生器產生磁場的分布示意圖

圖5為旋轉磁場激勵電源的電流處于第Ⅲ階段時，旋轉磁場發生器產生磁場的分布示意圖

圖6為旋轉磁場激勵電源的電流處于第Ⅳ階段時，旋轉磁場發生器產生磁場的分布示意圖

圖7為基于旋轉磁場的感應渦流熱成像檢測裝置檢測方坯的結構示意圖

上述附圖中的各圖示標號表示對象分別為：1-旋轉磁場激勵電源；2-旋轉磁場發生器；3-紅外熱像儀；4-被測試件；5-動生渦流；6-缺陷；7-旋轉磁場；8-兩級線圈。

具體實施方式