[發(fā)明專利]一種基于多頻激勵(lì)渦流的軌道缺陷檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110313519.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113092577B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許鵬;曾泓茗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/90
• 分類號(hào): G01N27/90;B61K9/10;B61L23/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

1.一種基于多頻激勵(lì)渦流的軌道缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法，軌道缺陷檢測(cè)系統(tǒng)包括：

多頻激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生模塊，用于產(chǎn)生多頻激勵(lì)信號(hào)；

渦流傳感器模塊，用于接收多頻激勵(lì)信號(hào)，并根據(jù)多頻激勵(lì)信號(hào)在軌道表面形成渦流場(chǎng)，以及檢測(cè)渦流場(chǎng)在軌道表面產(chǎn)生的變化，將其轉(zhuǎn)化為測(cè)量信號(hào)；

信號(hào)處理模塊，用于接收并處理測(cè)量信號(hào)，提取缺陷信號(hào)；

缺陷評(píng)估模塊，用于評(píng)估缺陷信號(hào)，得到軌道缺陷的深度信息；

其中，所述多頻激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生模塊具有：

用戶設(shè)置模塊，用于接收用戶輸入的參數(shù)值；

控制模塊，根據(jù)參數(shù)值輸出第一控制指令；

信號(hào)發(fā)生模塊，根據(jù)第一控制指令輸出多種頻率的正弦波信號(hào)；

信號(hào)放大模塊，將正弦波信號(hào)放大并組合形成多頻激勵(lì)信號(hào)；

幅值檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)多頻激勵(lì)信號(hào)的幅值，輸出第二控制指令至控制模塊，以調(diào)整多頻激勵(lì)信號(hào)的幅值；

所述用戶設(shè)置模塊包括觸摸屏和矩陣鍵盤；

所述信號(hào)發(fā)生模塊包括多片DDS芯片；

所述信號(hào)放大模塊包括DAC芯片與多片壓控放大器；

所述參數(shù)值包括多頻激勵(lì)信號(hào)的頻率與幅值；

所述渦流傳感器模塊具有差分渦流檢測(cè)探頭，所述差分渦流檢測(cè)探頭包括繞向相反的第一線圈與第二線圈，所述第一線圈與第二線圈沿差分渦流檢測(cè)探頭移動(dòng)方向前后排列；

所述信號(hào)處理模塊包括多個(gè)帶通濾波器和鎖相放大器，所述帶通濾波器用于將測(cè)量信號(hào)進(jìn)行頻段分離，并傳輸至鎖相放大器，所述鎖相放大器用于將經(jīng)過(guò)頻段分離的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行IQ解調(diào)，得到各頻段的缺陷信號(hào)及其實(shí)部信號(hào)I與虛部信號(hào)Q；

其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)用戶設(shè)置的參數(shù)值輸出第一控制指令；

步驟2：根據(jù)第一控制指令輸出多種頻率的正弦波信號(hào)，將正弦波信號(hào)放大形成正弦波激勵(lì)信號(hào)，并合成為多頻激勵(lì)信號(hào)；

步驟3：檢測(cè)多頻激勵(lì)信號(hào)的幅值，輸出第二控制指令，以調(diào)整多頻激勵(lì)信號(hào)的幅值；

步驟4：根據(jù)多頻激勵(lì)信號(hào)在軌道表面形成渦流場(chǎng)，并檢測(cè)渦流場(chǎng)在軌道表面產(chǎn)生的變化，將其轉(zhuǎn)化為測(cè)量信號(hào)；

步驟5：接收并處理測(cè)量信號(hào)，提取缺陷信號(hào)；

步驟6：根據(jù)缺陷評(píng)估模塊評(píng)估缺陷信號(hào)，得到軌道缺陷的深度信息，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

對(duì)于多種頻率的激勵(lì)信號(hào)，將一個(gè)缺陷信號(hào)的正峰值與負(fù)峰值之差稱為峰峰值ΔP；

對(duì)軌道試件中缺陷深度為2mm、4mm、6mm、8mm的缺陷，使用擬合曲線的方法對(duì)缺陷峰峰值ΔP與缺陷深度D的關(guān)系進(jìn)行擬合，得到兩者之間的一次函數(shù)關(guān)系：

ΔP_I＝k₁D+t₁

ΔP_Q＝k₂D+t₂

其中，當(dāng)檢測(cè)速度v與激勵(lì)頻率f確定的情況下，k₁、t₁、k₂、t₂為無(wú)參常數(shù)，ΔP_I為I路的缺陷峰峰值，ΔP_Q為Q路缺陷峰峰值；

將測(cè)量的信號(hào)峰峰值帶入到擬合一次函數(shù)中，得到三個(gè)頻率的不同缺陷深度評(píng)估值D_I1、D_I2、D_I3、D_Q1、D_Q2、D_Q3，對(duì)同一頻率的缺陷評(píng)估值采取均方根方法進(jìn)行合并：

經(jīng)過(guò)運(yùn)算得到每個(gè)頻率的深度評(píng)估值D_f1、D_f2、D_f3；

將不同頻率評(píng)估結(jié)果進(jìn)行均方根計(jì)算，得到多頻綜合評(píng)估：

其中D_s為綜合評(píng)估缺陷深度值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多頻激勵(lì)渦流的軌道缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟4包括：接收多頻激勵(lì)信號(hào)，并根據(jù)多頻激勵(lì)信號(hào)在軌道表面形成渦流場(chǎng)，檢測(cè)渦流場(chǎng)產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)的變化，輸出測(cè)量信號(hào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多頻激勵(lì)渦流的軌道缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟5包括：將測(cè)量信號(hào)進(jìn)行頻段分離，再將經(jīng)過(guò)頻段分離的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行IQ解調(diào)，得到各頻段的缺陷信號(hào)及其實(shí)部信號(hào)I與虛部信號(hào)Q。