[發明專利]一種雙頻陣列渦流探頭及深裂紋混頻檢測信號提取技術

有效

• 申請號: 201811648506.8
• 申請日: 2018-12-30
• 公開（公告）號: CN109406624B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 武美先;張東利
• 申請（專利權）人: 北方民族大學
• 主分類號: G01N27/904
• 分類號: G01N27/904
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 李艷萍;丁建寶

1.一種雙頻陣列渦流探頭對深裂紋進行檢測的方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1.探頭裝配：所述探頭包括激勵元件、檢測元件和兩端開口的矩形安裝槽(8)，所述激勵元件及檢測元件安裝在矩形安裝槽(8)內，檢測元件位于激勵元件下方，二者軸線垂直；所述矩形安裝槽(8)上還設置有可拆卸安裝的安裝槽頂蓋(9)；其特征在于：所述激勵元件包括大激勵線圈(1)、小激勵線圈(2)和內固定骨架(3)；所述小激勵線圈(2)繞制在內固定骨架(3)上，所述大激勵線圈(1)繞制在小激勵線圈(2)上，由大激勵線圈(1)、小激勵線圈(2)和內固定骨架(3)構成的激勵元件整體嵌套安裝在所述矩形安裝槽(8)內，軸向與矩形安裝槽(8)開口方向一致；

所述檢測元件有n²個，其中n為2-6之間任意一個整數，每個檢測元件包括1個檢測線圈(4)、1個屏蔽罩外筒(5)、1個屏蔽罩頂蓋(6)、1個繞線柱(7)；所述繞線柱(7)呈陣列排布，垂直固定安裝在所述矩形安裝槽(8)槽底上；所述屏蔽罩外筒(5)呈中空筒狀且兩端開口；所述檢測線圈(4)、屏蔽罩外筒(5)依次套在繞線柱(7)上，屏蔽罩頂蓋(6)可拆卸安裝在屏蔽罩外筒(5)頂端；所述屏蔽罩外筒(5)和屏蔽罩頂蓋(6)共同構成檢測線圈(4)的屏蔽外殼；所有屏蔽罩頂蓋(6)上表面齊平；

所述探頭按下述方法進行裝配：

首先，將繞線柱(7)垂直固定安裝在矩形安裝槽(8)槽底上，將檢測線圈(4)套在繞線柱(7)上，再將屏蔽罩外筒(5)套在檢測線圈(4)外面，同法完成所有檢測元件的組裝，將檢測線圈(4)的引線穿出屏蔽罩外筒(5)，最后在屏蔽罩外筒(5)頂端安裝屏蔽罩頂蓋(6)；各檢測線圈(4)及其相應的屏蔽罩外筒(5)、屏蔽罩頂蓋(6)中心應保持同軸，所有屏蔽罩頂蓋(6)上表面齊平；

其次，將小激勵線圈(2)繞制在內固定骨架(3)上，再將大激勵線圈(1)繞制在小激勵線圈(2)上，然后將由內固定骨架(3)、小激勵線圈(2)和大激勵線圈(1)構成的激勵元件整體嵌套安裝于矩形安裝槽(8)內，使其位于檢測元件的正上方，且大激勵線圈(1)的下表面和屏蔽罩頂蓋(6)的上表面相接觸；大激勵線圈(1)、小激勵線圈(2)和內固定骨架(3)軸線重合，兩端端面均分別與矩形安裝槽(8)兩個端口齊平，中心線保持同軸，并保持相對位置固定；

然后，在矩形安裝槽(8)上安裝安裝槽頂蓋(9)，將所有線圈的引線穿出矩形安裝槽(8)；

最后，將整個探頭安裝在掃查架上；

S2.將大激勵線圈(1)和小激勵線圈(2)的引線連接至兩個交流電源，將檢測線圈(4)的線圈引線連接至示波器，以便施加激勵信號、接收檢測結果；

S3.向大激勵線圈(1)和小激勵線圈(2)中持續通入頻率不同、電流大小不同、相位不同的穩態正弦交變電流進行激勵；小激勵線圈(2)中電流I₂與大激勵線圈(1)中電流I₁的比例為I₂/I₁＝2-6，相位差為120-170度；

S4.使探頭在試件材料表面進行掃查，掃查時采用與探頭掃查路徑相互垂直的兩次掃查方式對試件表面進行檢測，以保證橫向裂紋及縱向裂紋均能被檢測到；缺陷處的渦流場受到缺陷的擾動，通過擾動磁場將缺陷信息反饋到檢測線圈(4)中；

S5.將檢測線圈(4)中的檢測信號輸入到示波器中；

S6.提取示波器所獲得的檢測線圈(4)測得的電壓信號，并與無缺陷時的電壓信號進行比較，即可判斷材料中是否存在缺陷；通過與標定曲線比較，確定缺陷的實際深度；

步驟S6中，所述檢測信號的提取方法為：

通過求解以下三角函數方程，得到材料表面渦流密度疊加為零的時間點t，該時間點t即小激勵線圈(2)和大激勵線圈(1)中的雙頻激勵信號圖上兩激勵曲線幅值比為k倍、方向相反的同一時刻的兩點，在此時刻提取檢測電壓信號即可用于裂紋深度判斷：

令i₂(f₂)/i₁(f₁)＝-k，k前面的負號“-”表示反相，即相差180度；

其中，i₁和i₂分別是大激勵線圈(1)和小激勵線圈(2)的激勵電流；

f₁和f₂分別是大激勵線圈(1)和小激勵線圈(2)的激勵頻率；

A₁和A₂分別是大激勵線圈(1)和小激勵線圈(2)的激勵電流i₁和i₂的幅值；

k＝A₂/A₁，為電流大小調節倍數，是小激勵線圈(2)和大激勵線圈(1)中激勵電流i₂和i₁的幅值A₂和A₁之比；

和分別是大激勵線圈(1)和小激勵線圈(2)的激勵電流的相位；

是兩個激勵線圈以相同大小和相位的激勵電流分別激勵時在材料表面所產生的渦流密度的相位差；

t是時間。