[發明專利]一種基于偽隨機序列的磁致伸縮檢測鋼結構缺陷的方法

有效

• 申請號: 201711243369.5
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108152362B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 許正望;梅威;虞家奇;張家瑞;易宇純;陳鋮;黃周
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: G01N27/82
• 分類號: G01N27/82
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武

本發明涉及一種磁致伸縮檢測鋼結構缺陷的方法，其內容是利用偽隨機序列控制正弦波的相位正負作為激勵信號通過磁致伸縮效應檢測鋼結構中的缺陷。將兩個線圈作為激勵與接收信號的傳感器，以合適的頻率與電流激勵通過線圈在鋼結構中激發出導波，接收器接收到由鋼結構缺陷反射的信號，通過計算處理接收信號可確定鋼結構缺陷位置及大小。本發明通過將偽隨機序列作為激勵信號可得到比傳統平均技術更高的輸出信號功率信噪比，從而提高檢測速度和精度。

技術領域

本發明涉及無損檢測技術，具體涉及磁致伸縮導波檢測技術，尤其涉及一種基于偽隨機序列的磁致伸縮檢測鋼結構缺陷的方法。

背景技術

在測控領域，經常需要由傳感器采集各種信號，由于現場情況復雜，采集到的信號中常疊加了大量的噪聲。尤其采集的信號經常是很微弱的，噪聲會帶來很大的影響，導致系統性能下降甚至不能工作。單純使用放大、濾波等常用手段并不能達到令人滿意的效果，因為放大信號的同時噪聲也得到了放大，而濾波在濾除噪聲的同時也會對信號有所損傷。

用磁致伸縮導波檢測法(如圖1)來檢測鋼結構缺陷，在鋼結構上用兩個線圈分別作為激勵和接收信號的傳感器。當在激勵線圈中通以合適頻率、合適大小的電流時，在線圈交變電流產生的交變磁場的作用下將激發出該頻率的導波，導波沿鋼結構傳播，在鋼結構的端部以及缺陷處導波會發生反射。直接傳播和反射過來的導波會反過來改變周圍的磁場，接收線圈中則會感應出相應的電信號，對該信號加以處理即可獲得缺陷所在位置、大小等信息。磁致伸縮導波檢測法具有無須破壞鋼結構外部包覆層、檢測速度快等優點，在無損檢測領域具有廣泛的應用。

在實際檢測中，激勵線圈中的激勵信號轉換成的導波和在接收線圈中的反向轉換過程效率均非常低下，即使是激勵線圈中通以10A以上的交流電流，在接收線圈中能拾取的信號也只有數十微伏的水平。要在接收端能夠采集到信號必須將信號先放大數萬倍，而信號放大的同時噪聲也會得到放大，從而影響到數據的分析和處理。為了抑制噪聲可以在數據采集之前加上一個帶通濾波器，一般為了獲得比較好的抗噪聲效果而選擇使用帶寬比較窄的濾波器，但是窄帶的帶通濾波器卻將過多的高頻信號濾除，使有用信號中失去了與辨別缺陷大小和位置有直接關系的邊界信息，也會使一些小的缺陷信息完全被濾除。

為了使檢測的信噪比盡量大，在實際導波檢測系統中一般重復發出激勵，并在接收端將許多次激勵所獲得的接收信號進行疊加，利用噪聲的零均值特性進行噪聲抑制。為了保證每次接收的信號互相獨立，兩次激勵之間的時間一般不能小于20毫秒，而疊加次數一般多達數百乃至數千次，因此完成一次缺陷檢測需要數秒乃至數十秒的時間，除了速度較慢外，由于持續時間較長，系統特性可能發生變化導致前后激勵獲得的有用信號并不一致，從而導致檢測結果發生一定的偏差。

發明內容

針對背景技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種基于偽隨機序列的磁致伸縮檢測鋼結構缺陷的方法。將傳統方法中的單次激勵變成序列激勵，在一個序列激勵中完成傳統方法的多次激勵，從而減少檢測所需的時間，并保證足夠的檢測精度。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種基于偽隨機序列的磁致伸縮檢測鋼結構缺陷的方法，其特征在于，利用偽隨機序列控制正弦波的相位正負作為激勵信號通過磁致伸縮效應檢測鋼結構中的缺陷，將兩個線圈作為激勵與接收信號的傳感器，以合適的頻率與電流激勵通過線圈在鋼結構中激發出導波，接收線圈接收到由鋼結構缺陷反射的信號，通過計算處理接收信號從而確定鋼結構缺陷位置及大小。

進一步地，使用偽隨機序列控制激勵信號，使激勵正弦波相位的正負隨偽隨機序列的0和1的變化而變化。

進一步地，激勵正弦波的頻率、幅度和每個激勵脈沖中正弦波的周期數均可以根據需要改變，激勵信號通入激勵線圈中以激發出導波，導波沿鋼管傳播后由接收線圈接受并感應成接收信號。

進一步地，接收線圈獲得的接收信號經過放大、濾波后采集進電腦，由電腦進行針對偽隨機序列的反卷積計算，提高信噪比后分析信號以獲得缺陷位置及大小。