[發明專利]一種基于渦流成像的金屬構件缺陷定量檢測方法與裝置

在審

• 申請號: 201910249083.0
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN109828023A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 于亞婷;薛珂;王偉;王聰;王振偉;杜平安;聶寶林
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;電子科技大學廣東電子信息工程研究院
• 主分類號: G01N27/90
• 分類號: G01N27/90
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發明公開一種基于渦流成像的金屬構件缺陷定量檢測方法與裝置，針對現有的渦流檢測，無法實現對缺陷位置、寬度和深度的同時定量檢測，且特征信號受噪聲干擾嚴重，使得缺陷定量檢測的精度不高的問題；本發明首先提取金屬構件上不同掃描位置點的差分峰值特征信號；然后將提取的差分峰值特征信號作為渦流成像像素點，對缺陷進行渦流成像；其次根據得到的渦流成像獲知缺陷區域；再次確定缺陷區域內的步長數量；最后根據掃描步長與得到的缺陷區域的步長數量，得到缺陷區域的寬度；當缺陷寬度確定后，根據缺陷深度反演計算模型，得到缺陷深度；本發明的方法及裝置無需復雜的圖像處理技術，簡化了處理步驟。

技術領域

本發明屬于無損檢測領域，特別涉及一種脈沖渦流檢測技術。

背景技術

常規的無損檢測方法主要有渦流檢測法、磁粉檢測法、滲透檢測法、超聲檢測法、射線檢測法等。相較于其他無損檢測方法，基于電磁感應原理的渦流檢測法能夠同時檢測被測試件表面和內部缺陷，無需耦合試劑，檢測速度快且靈敏度高，因此，國內外學者在該領域展開了大量的研究。渦流檢測法包括單頻渦流、多頻渦流、遠場渦流、磁光渦流、脈沖渦流檢測等。其中脈沖渦流檢測技術以其豐富的時域頻域信息，被廣泛應用于飛機機身結構及發動機的安全檢測、核動力設施中的蒸汽管道及石油、天然氣等運輸管道的可靠性檢測，各種板、棒、管等金屬零件生產過程中的質量監控等。

脈沖渦流檢測原理是基于時變磁場在金屬構件中傳播的特性，通過金屬表面所產生的旋渦狀流動的電流，反饋金屬構件的特征信息。激勵線圈通入周期性變化的方波電流激勵信號，交變電流會在激勵線圈周圍產生一級磁場。當金屬靠近交變磁場，其內部可構成閉合回路，穿過回路的磁通發生變化，產生旋渦狀的感應電流，故稱之為渦流。同理，交變渦流會在金屬周圍產生二級磁場，而二級磁場又受金屬自身參數(電導率、涂層厚度、裂紋等)、激勵線圈與金屬的相對位置影響，故通過測量一級磁場與二級磁場的疊加磁場，可以獲知金屬的特征變化，實現對金屬構件的缺陷定性檢測。

基于此，本發明提出一種基于渦流成像的金屬構件缺陷檢測方法與裝置，選擇差分峰值特征信號作為渦流成像像素點，對金屬構件上的缺陷進行位置定位，根據特征信號變化規律確定缺陷區域的寬度和深度信息，從而實現缺陷的定量檢測。

目前，國內外在渦流無損檢測技術領域做了大量理論研究和工程實踐應用，可實現缺陷的定性檢測，但缺陷的定量檢測精度不高。因為通過線圈互感所選取的時域特征信號(波峰、波谷、拐點等)，特征信號與缺陷的對應規律不明顯，且受噪聲干擾嚴重，使得缺陷定量檢測的精度不高；同時現有的脈沖渦流缺陷檢測方法大都只在已知缺陷深度或者寬度的情況下對另外一個量實現定量檢測，難以實現缺陷寬度和深度的同時定量檢測。本發明考慮到磁傳感器的穩定性與耐用性，選用磁傳感器代替傳統檢測線圈，一定程度減小線圈的噪聲干擾。

近年來，脈沖渦流檢測技術逐步向定量化、可視化發展。渦流成像方法可克服傳統無損檢測缺陷識別方法只能給出缺陷信息，無法獲知缺陷形狀的不足，因此在無損檢測領域得到廣泛的重視。渦流成像方法的優勢主要表現在：能夠直觀獲取缺陷的空間范圍和位置；較渦流檢測輸出信號的實時顯示波形更易理解；通過比較圖像不同區域顏色差異更易識別缺陷；能夠記錄和監測缺陷的緩慢擴展過程；允許圖像處理和自動檢測。目前，渦流成像方法主要包括以下三種：阻抗掃描成像，磁光渦流成像，和渦流層析成像。但這些方法均基于傳統渦流檢測方法展開，成像結果不理想，缺陷過渡區域明顯，只能獲知缺陷的大致位置和形狀，缺陷定量檢測精度不高。因此提出用差分峰值特征信號進行渦流成像，無需復雜的圖像處理技術，簡化了處理步驟；同時采用缺陷定量分析算法判斷，可實現缺陷的快速定性定量檢測。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出一種基于渦流成像的金屬構件缺陷定量檢測方法與裝置，通過將差分峰值特征信號作為渦流成像像素點，可以準確表征缺陷邊界信息。

本發明采用的技術方案為：一種基于渦流成像的金屬構件缺陷定量檢測方法，其特征在于，包括：