[發明專利]一種基于直流電位和渦流檢測法的材料電磁屬性測量方法

有效

• 申請號: 201711258187.5
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN108051648B
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 解社娟;仝宗飛;朱光藝;李鵬;田明明;陳振茂
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;新疆維吾爾自治區特種設備檢驗研究院
• 主分類號: G01R27/08
• 分類號: G01R27/08;G01R33/022
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種基于直流電位和渦流檢測法的材料電磁屬性測量方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：搭建實驗裝置，該實驗裝置由直流電位法裝置和渦流檢測法裝置組成，直流電位法裝置由恒流源、納伏表、掃描臺、數據采集裝置和設置在掃描臺上的四個探針組成，四個探針依次分別為1號探針、2號探針、3號探針和4號探針，其中恒流源與1號探針和4號探針相連，給其施加恒定電流，納伏表與2號探針和3號探針相連，測量其之間的電壓，數據采集裝置與掃描臺、納伏表相連；渦流檢測方法裝置由信號發生器、功率放大器、鎖相放大器、數據采集裝置、激勵線圈和檢出線圈組成，其中信號發生器與功率放大器和鎖相放大器相連，激勵線圈與功率放大器相連，檢出線圈與鎖相放大器相連，數據采集裝置與鎖相放大器相連，通過信號發生器、功率放大器給激勵線圈施加正弦信號激勵，再用鎖相放大器采集檢出線圈的電壓信號；

步驟2：首先將被測試件加工成長度大于厚度的板狀試件，并將加工好的板狀試件固定在掃描臺上；在板狀試件的中軸線上等距固定直流電位法的四個探針，并確保探針與探針之間的距離大于板狀試件的寬度和厚度；然后用恒流源給1號探針和4號探針施加恒定電流，同時用納伏表記錄2號探針和3號探針間電壓的變化；最后用數據采集裝置采集n組數據并用式(1-1)進行計算即得到板狀試件的電導率；

式中：σ為板狀試件的電導率，ρ為板狀試件的電阻率，I為恒流源輸出的電流，S為2號探針和3號探針之間的距離，U_i為數據采集裝置第i次采集的2號探針和3號探針之間的電壓，W、H分別為板狀試件的寬度和厚度，n為采集的數據組數，i表示當前數據采集裝置采集數據的組數編號；

步驟3：首先在板狀試件上方放置渦流檢測法的激勵線圈和檢出線圈，并利用信號發生器產生預設頻率的正弦激勵信號，經過功率放大器放大該正弦激勵信號并施加給激勵線圈；然后用數據采集裝置采集通過鎖相放大器鎖相放大后的檢出線圈的電壓信號，檢出線圈的電壓信號V的計算公式如式(1-2)所示，

式中J_e為板狀試件中的渦流密度，E_s為源電流場的電場強度，分別由式(1-3)和式(1-4)計算得到；I_p為流經檢出線圈的電流，cond.表示檢出線圈所處的空間區域；

J_e＝-jωσA_r (1-3)

式中ω為正弦激勵信號的角頻率，σ為板狀試件的電導率，A_r是與渦流場相關的矢量磁位；

其中σ為板狀試件的電導率，μ為板狀試件的磁導率，A_s為與激勵線圈中的激勵電流相關的矢量磁位；

步驟4：步驟3中由渦流檢測裝置測得的檢出線圈的電壓信號V與板狀試件的電導率σ和磁導率μ有關，而板狀試件的電導率σ可由步驟2中的直流電位法測得，則板狀試件的磁導率μ通過對檢出線圈的電壓信號V采用共軛梯度法反演得到。