[發明專利]基于交流電磁場的非鐵磁性材料不規則裂紋成像方法

有效

• 申請號: 201910529773.1
• 申請日: 2019-06-19
• 公開（公告）號: CN110231394B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 袁新安;李偉;陳國明;趙建明;蔣維宇;張展;薛瑞琪
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N27/82
• 分類號: G01N27/82
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于交流電磁場檢測的非鐵磁性材料不規則裂紋成像方法，涉及無損檢測缺陷成像技術領域，包括：借助柵格掃查方法獲取交流電磁場面掃結果磁場信號Bz幅值矩陣，利用梯度場獲取畸變磁場信號Bz最大畸變數值的梯度場矩陣，反映感應電流在不規則裂紋端點和邊緣的聚集情況，進一步通過求取極值、祛除背景、歸一化操作及灰度轉換，得到非鐵磁性材料不規則裂紋表面輪廓直觀成像結果，有利于實現非鐵磁性材料裂紋的可視化評估和剩余壽命精準預測。

技術領域

本發明涉及無損檢測缺陷成像技術領域，尤其涉及一種基于交流電磁場檢測技術的非鐵磁性材料不規則裂紋成像方法。

背景技術

不銹鋼、鋁合金等非鐵磁性導電材料在工業領域有著廣泛的應用，由于長期在腐蝕介質、復雜應力環境中服役，材料表面可產生各種不規則裂紋，威脅結構的安全服役。交流電磁場檢測(Alternating?Current?Field?Measurement-ACFM)技術是一種新興電磁無損檢測技術，主要用于導電材料表面裂紋檢測，其利用檢測探頭在導電試件表面感應出的均勻電流，電流在缺陷周圍產生擾動引起空間磁場畸變，通過測量畸變磁場進行缺陷的檢測和評估。當無缺陷存在時，導電試件表面電流呈均勻狀態，空間磁場無擾動。

現有無損檢測技術中，磁粉、漏磁等技術只能用于鐵磁性材料缺陷檢測；超聲主要用于內部缺陷檢測；滲透檢測需要祛除涂層并對結構表面徹底清理，檢測過程產生的廢液可對環境產生污染；渦流檢測技術依靠阻抗分析方法難以實現任意方向不規則裂紋的成像顯示。交流電磁場檢測技術在導電材料表面裂紋檢測領域具有突出優勢，目前交流電磁場檢測技術依據特征信號Bx和Bz或其組成的蝶形圖進行判定，其中，Bx和Bz信號分別為平行于試件表面(與探頭掃查方向平行)和垂直于試件表面的磁場信號，該特征信號只能判定缺陷的存在，并對規則裂紋進行評估，無法實現不規則裂紋的成像顯示，不能直觀顯示不規則裂紋的表面輪廓。

因此，有必要提出一種直觀性好、能夠實現非鐵磁性材料表面不規則裂紋成像方法，呈現不規則裂紋的表面輪廓可視化形貌，為非鐵磁性材料的缺陷評估、壽命預測提供精準數據支撐。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種基于交流電磁場檢測技術的非鐵磁性材料不規則裂紋成像方法，直觀呈現不規則裂紋的表面輪廓可視化形貌，為非鐵磁性材料的缺陷評估、壽命預測提供精準、可視化數據支撐。

本發明提供了一種基于交流電磁場檢測的非鐵磁性材料不規則裂紋成像方法，包括：

步驟一，利用交流電磁場檢測探頭以柵格掃查方式獲取非鐵磁性材料不規則裂紋上方同一平面不同位置磁場信號Bz幅值，定義探頭掃查方向為X方向，在X方向的掃查路徑提取等間距n個位置點，在與探頭掃查方向垂直的方向提取等間距掃查路徑數為m，由以上位置點的磁場信號Bz幅值形成m行n列矩陣對矩陣A的每一行元素[a_i1?a_i2…?a_in]沿著X方向(矩陣A行方向)求取梯度得到矩陣A的梯度場矩陣

步驟二，求取所述梯度場矩陣B所有元素中的極值PGX_Bz，判定極值PGX_Bz是否小于0，如果是則乘以-1，得到正峰值矩陣C；

步驟三，判定正峰值矩陣C中每一個元素是否小于0，如果是則乘以0，得到祛除背景矩陣D；

步驟四，將祛除背景矩陣D所有元素的幅值歸一化到0-1區間，得到歸一化矩陣E，由歸一化矩陣E的每個元素對應的坐標位置繪制不規則裂紋表面輪廓彩色圖像F；

步驟五，將所述彩色圖像F轉換為灰度圖G，得到非鐵磁性材料不規則裂紋表面輪廓圖像。