[發明專利]雙層雙D型線圈及基于線圈的缺陷方向檢測方法和裝置

有效

• 申請號: 202010069316.1
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111257409B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 于亞婷;王偉;張磊;程西蒙;王磊;王振偉
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01N27/90
• 分類號: G01N27/90;H01F5/00
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發明公開了一種雙層雙D型線圈及基于線圈的金屬構件缺陷方向檢測方法和裝置，線圈包括互相平行的上層線圈和下層線圈，上層線圈和下層線圈的形狀都為雙D型；上層線圈和下層線圈的最外層半徑、線圈匝數和線間距均相等，兩個線圈所在平面之間的距離即上下兩層線圈之間的距離。檢測裝置包括激勵信號發生模塊、雙層雙D型線圈探頭、被測試件、信號放大濾波模塊、數據采集和處理模塊和缺陷方向定量檢測模塊。本發明提出了一種雙層雙D型線圈結構，并基于該結構提出一種金屬構件中缺陷方向的定量檢測方法與裝置，可實現對金屬構件中缺陷方向的定量無損檢測，為實現缺陷深度和寬度的定量無損檢測奠定基礎，提高脈沖渦流定量檢測金屬構件缺陷的精度。

技術領域

本發明屬于無損檢測技術領域，特別涉及一種雙層雙D型線圈結構及基于雙層雙D型線圈的金屬構件缺陷方向定量無損檢測方法和裝置。

背景技術

渦流檢測技術是利用電磁感應原理，通過測定被檢工件內感生渦流的變化來無損評定導電材料及其工件的某些性能，或發現缺陷的無損檢測。

與渦流伴生的感應磁場與原磁場疊加，使得檢測系統的綜合磁場隨著金屬構件的電磁特性、缺陷幾何參數或者提離距離的變化而變化，從而引起檢測線圈的復阻抗發生變化。因為導體內感生渦流的幅值、相位、流動形式及其伴生磁場受導體的物理特性影響，因此通過監測檢測線圈的阻抗變化或者綜合磁場的變化來非破壞地評價金屬構件物理性能和完整性等。

常規渦流檢測是一種表面或近表面的無損檢測方法。與其它無損檢測方法比較，渦流檢測具有以下優勢：(1)對導電材料表面和近表面缺陷的檢測靈敏度較高；(2)應用范圍廣，對影響感生渦流特性的各種物理和工藝因素均能實施監測；(3)不需耦合劑，易于實現管、棒、線材的高速、高效、自動化檢測；(4)在一定條件下，能反映有關裂紋深度的信息；(5)可在高溫、薄壁管、細線、零件內孔表面等其它檢測方法不適用的場合實施監測等。但由于缺陷的方向、缺陷深度和缺陷寬度會對綜合磁場產生耦合影響，因此渦流無損檢測技術很難實現對缺陷方向、深度和寬度的同時檢測。因此需要多種無損檢測方法相結合實現對金屬構件中缺陷的定量無損檢測。

吳德會等人在《表面缺陷的方向性對漏磁場分布的影響》一文中，通過方針和實驗對比分析了漏磁無損檢測MFL中長缺陷和短缺陷方向性對漏磁無損檢測系統x、y、z三個方向磁場的影響及其影響規律。研究表明被測對象的磁化方向與缺陷的方向垂直時，檢測信號的幅值越大，被測對象的磁化方向與缺陷的方向平行時，檢測信號的幅值越小。王超等人在《缺陷方向對基于GMR的電渦流缺陷檢測的影響》一文中，通過仿真與實驗研究了基于GMR的矩形線圈激勵的電渦流檢測探頭和缺陷方向之間的定性與定量關系。研究表明：缺陷垂直于線圈底面激勵電流時，缺陷對電渦流阻斷效果更強，由缺陷引起的磁感應強度的變化更加明顯，缺陷的可辨識性更高。在此基礎上對不同方向缺陷進行掃描實驗，缺陷平行于激勵線圈軸線時得到的磁感應強度分布曲線峰值清晰，缺陷信號更加突出，同時峰值點的位置也更加明確，為利用峰值距離進行缺陷尺寸的判斷奠定了基礎。

渦流無損檢測可以實現對金屬構件中人工缺陷的定量測量，是檢測金屬構件中表面和亞表面缺陷常用的方法之一。但是現有的研究表明，不同方向的缺陷對金屬構件中渦流的阻隔程度不同，因此缺陷方向對電磁渦流無損定量檢測結果產生重要影響，但是并沒有研究文獻提出測量缺陷方向的方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種雙層雙D型線圈結構，并基于該結構提出一種金屬構件缺陷方向定量無損檢測方法與裝置，可實現對金屬構件中缺陷方向的定量無損檢測，為實現缺陷深度和寬度的定量無損檢測奠定基礎，提高脈沖渦流定量檢測金屬構件缺陷的精度。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種雙層雙D型線圈結構，包括互相平行的上層線圈和下層線圈，上層線圈和下層線圈的形狀都為雙D型；上層線圈和下層線圈的最外層半徑、線圈匝數和線間距均相等，兩個線圈所在平面之間的距離即上下兩層線圈之間的距離d；