[發明專利]一種多類型缺陷的渦流同步檢測方法及探頭

有效

• 申請號: 202011020300.8
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112034037B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 張東利;武美先
• 申請（專利權）人: 北方民族大學
• 主分類號: G01N27/90
• 分類號: G01N27/90
• 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

本發明涉及一種多類型缺陷的新型渦流同步檢測方法及探頭，屬于電磁無損檢測技術領域。采用繞制在同一個環形線柱上的第一螺線管扇形繞線組和第二螺線管扇形繞線組組合激勵，在材料不同部位分別產生垂直、水平及傾斜方向的渦流；在第一螺線管扇形繞線組和第二螺線管扇形繞線組中分別通以大小和相位均不相等的同頻率正弦交變電流；利用采集元件采集材料中的裂紋及分層缺陷信號，根據信號對材料中裂紋及分層缺陷的位置和尺寸大小進行判定。本發明具有檢測效率高、探測深度大的優點，通過采用圓心角為60度第一螺線管扇形繞線組和圓心角為290度的第二螺線管扇形繞線組組合激勵，在特定部位感應出特定流動方向的渦流，實現了對裂紋和分層缺陷的同步檢測。

技術領域

本發明屬于電磁無損檢測技術領域，涉及一種適用于核電及其他重要工業領域缺陷檢測的渦流傳感器，尤其涉及一種多類型缺陷的渦流同步檢測方法及探頭。能有效識別金屬材料中的開口深裂紋及分層缺陷，可為核電設備及工業大型厚壁構件實時定量檢測和結構強度判斷提供技術支持。

背景技術

渦流檢測方法廣泛應用于用于石油化工、電力冶金等行業，以及航空航天、核電設備等重要領域，對于保障設備運行安全、評定設備壽命、降低設備維護成本等具有重要意義。

渦流檢測方法使用激勵線圈在試件中感應出旋渦狀的交變電流，通過線圈的阻抗信號變化來判斷缺陷的位置和大小。渦流檢測方法具有非接觸、檢測速度快的特點和淺裂紋定量方面的優勢，是一種對表面和近表面缺陷進行定量無損評價的有效方法。由于集膚效應的限制，渦流被限制在導體表面及近表面，制約渦流滲透深度的因素有激勵頻率、激勵電流大小以及材料的電磁特性等。

但是，由于受渦流集膚效應的限制，常規的渦流探頭僅適用于檢測淺表層的裂紋，無法檢測到較深的裂紋，也無法檢測平行于材料表面的脫粘、分層等平面型缺陷。

增加渦流探頭的穿透能力常采用低頻激勵、遠場渦流以及脈沖渦流。低頻激勵及遠場渦流采用低頻來增大渦流滲透深度，但會導致探頭分辨率低、信噪比低、檢測速度低，并引發探頭的速度效應和檢測信號分辨困難等問題。脈沖渦流利用多頻信號檢測缺陷，相對于傳統渦流檢測具有一定優勢。但脈沖渦流信號在產生、傳輸及接收過程中，會受到噪聲污染，所采用的霍爾元件靈敏度不高，分辨率易受偏移量和噪聲影響。

?超聲方法可檢測夾層等平面型缺陷，但不易檢查形狀復雜的工件，且存在檢測盲區，對距離材料表面距離太近的分層缺陷無法檢測。要求被檢查表面有一定的光潔度，并需有耦合劑充填滿探頭和被檢查表面之間的空隙，以保證充分的聲耦合，電磁超聲通過電磁效應實現換能，不需要耦合劑，也不需要對工件表面進行預處理，但電磁超聲的轉換效率低，接收到的超聲波信號幅值小，對周圍環境噪聲敏感度高,?接收信號常被淹沒在噪聲中，輻射模式較寬,?能量不集中。

?CN201910282331.1的發明公開了一種鋼材表面探傷用渦流探頭，包括檢測線圈、激勵線圈、接線柱、插座、探頭殼體，激勵線圈與檢測線圈固定在探頭殼體內，激勵線圈水平設置，檢測線圈垂直設置在激勵線圈上方，檢測線圈為兩個以上，檢測線圈沿激勵線圈的中心軸軸向均布，檢測線圈纏繞在多棱柱結構上，檢測線圈相互間串聯，檢測線圈、激勵線圈分別引出兩根信號線，信號線與接線柱連接，接線柱固定在插座內。優點是：可檢測平面上0～90°的各方向缺陷。但是其依然主要用于檢測表面缺陷，能檢測的缺陷深度僅有1.5mm，無法檢測深層缺陷；其檢測線圈垂直設置在激勵線圈上方，所測得的信號相對較小。