[發(fā)明專利]金屬構(gòu)件損傷檢測的放置式探頭及可視化定量評(píng)估方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711415123.1
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN108195931B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李勇;任淑廷;陳振茂;閆貝;王翼
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/90
• 分類號(hào): G01N27/90
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會(huì)俠

本發(fā)明公開了一種金屬構(gòu)件損傷檢測的放置式探頭及可視化定量評(píng)估方法，所述放置式探頭包括一個(gè)聚磁磁芯組、一個(gè)盤式激勵(lì)線圈、一個(gè)垂直磁場梯度傳感器和一組環(huán)形分布的磁場梯度傳感器陣列；聚磁磁芯組由軸截面底部中心非閉合“口”形的圓柱磁芯和軸截面為“⊥”形的圓柱磁芯組成，兩個(gè)圓柱磁芯同軸；盤式激勵(lì)線圈與聚磁磁芯組同軸；垂直磁場梯度傳感器位于“⊥”形的圓柱磁芯頂部；環(huán)形分布磁場梯度傳感器陣列均勻排布在軸截面底部中心非閉合“口”形圓柱磁芯和“⊥”形的圓柱磁芯之間的缺口底部；本發(fā)明還提供應(yīng)用上述探頭實(shí)施金屬構(gòu)件損傷檢測和可視化定量評(píng)估的方法，能夠?qū)饘贅?gòu)件損傷進(jìn)行快速、高精度檢測、成像和定量評(píng)估，具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種金屬構(gòu)件損傷檢測的放置式探頭及可視化定量評(píng)估方法。

背景技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)大型、復(fù)雜結(jié)構(gòu)和裝備的長期安全運(yùn)行，結(jié)構(gòu)安全維護(hù)相關(guān)理論和技術(shù)的研發(fā)非常重要。無損檢測技術(shù)是在不損傷被測體結(jié)構(gòu)的前提下，依據(jù)被測體的物理特性變化對被測體結(jié)構(gòu)的損傷進(jìn)行檢測和定量分析，是結(jié)構(gòu)安全評(píng)估和維護(hù)技術(shù)的基礎(chǔ)。現(xiàn)在，無損檢測技術(shù)已成為工程領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)之一，并廣泛應(yīng)用于石油、化工、能源、運(yùn)輸和航空航天等領(lǐng)域。

目前，在航空航天、能源、化工等領(lǐng)域的工程結(jié)構(gòu)與裝備中廣泛存在著金屬構(gòu)件。然而由于腐蝕、溫差、流動(dòng)、應(yīng)力等復(fù)雜服役環(huán)境，在役裝備的金屬構(gòu)件易出現(xiàn)分層、脫粘、裂紋和腐蝕等損傷，嚴(yán)重影響系統(tǒng)完整性，導(dǎo)致構(gòu)件失效，形成重大安全隱患/事故。因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)損傷對于確保結(jié)構(gòu)和裝備安全性、降低事故發(fā)生概率、減少各項(xiàng)損失等具有非常重要的意義。目前針對金屬構(gòu)件分層、裂紋和腐蝕等損傷的脈沖渦流檢測探頭和檢測方法研究較少，可實(shí)現(xiàn)金屬構(gòu)件分層、裂紋和腐蝕損傷精確、快速定位及定量評(píng)估的脈沖渦流檢測探頭和檢測方法尚不多見。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提出金屬構(gòu)件損傷檢測的放置式探頭及可視化定量評(píng)估方法，能夠?qū)饘贅?gòu)件損傷進(jìn)行快速、高精度檢測、成像和定量評(píng)估，具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

金屬構(gòu)件損傷檢測的放置式探頭其特征在于：所述放置式探頭包括一個(gè)聚磁磁芯組1、固定于聚磁磁芯組1上的盤式激勵(lì)線圈4、一個(gè)垂直磁場梯度傳感器5和一組環(huán)形分布磁場梯度傳感器陣列6；所述聚磁磁芯組1由軸截面底部中心非閉合“口”形圓柱磁芯2和軸截面為“⊥”形的圓柱磁芯3組成，兩個(gè)圓柱磁芯同軸；所述盤式激勵(lì)線圈4與聚磁磁芯組1同軸；所述垂直磁場梯度傳感器5位于“⊥”形的圓柱磁芯3頂部；所述環(huán)形分布磁場梯度傳感器陣列6均勻排布在軸截面底部中心非閉合“口”形圓柱磁芯2和“⊥”形的圓柱磁芯3之間的缺口底部，且與聚磁磁芯組1中心軸距離均為R。

所述盤式激勵(lì)線圈4在加電驅(qū)動(dòng)情況下，所激發(fā)磁場在所述“⊥”形的圓柱磁芯3頂部形成垂直磁場，在軸截面底部中心非閉合“口”形圓柱磁芯2和“⊥”形的圓柱磁芯3之間缺口區(qū)域形成平行于被測金屬構(gòu)件表面的徑向輻射形勻強(qiáng)磁場；所述垂直磁場梯度傳感器5拾取垂直方向磁場梯度信號(hào)，檢測損傷局部深度；所述環(huán)形分布磁場梯度傳感器陣列6由n個(gè)參數(shù)相同且等間距圓周排列的磁場梯度傳感器構(gòu)成，拾取徑向多角度方向的磁場梯度信號(hào)，檢測復(fù)雜損傷邊界。

金屬構(gòu)件損傷檢測的放置式探頭的可視化定量評(píng)估方法，其特征在于：包括檢測信號(hào)特征量‐金屬構(gòu)件損傷深度標(biāo)定曲線的建立，以及金屬構(gòu)件新型掃查特征曲線的建立和金屬構(gòu)件損傷的可視化定量評(píng)估；

(1)檢測信號(hào)特征量‐金屬構(gòu)件損傷深度標(biāo)定曲線的建立，具體方法如下：

1)預(yù)制無缺陷金屬構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)件和已知不同損傷深度的n個(gè)金屬構(gòu)件損傷標(biāo)準(zhǔn)件；