[發明專利]一種渦流輔助焊接金屬板內部缺陷微波無損檢測方法

有效

• 申請號: 202111674218.1
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114264671B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 李勇;劉福廣;楊二娟;米紫昊;王艷松;楊蘭;劉剛;韓天鵬;王博
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: G01N22/02
• 分類號: G01N22/02;G01N27/90;G01R1/18;G01R27/28;G06F30/20;G06F119/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種渦流輔助焊接金屬板內部缺陷微波無損檢測方法，1、選擇低頻激勵線圈，并且選擇適配的激勵頻率；2、進行CSR檢測單元設計；3、將低頻激勵線圈和CSR檢測單元分別放置在金屬焊接板的上下表面；4、在金屬焊接板無缺陷位置處，調整低頻激勵線圈、CSR檢測單元和焊接金屬板的最佳垂直距離，使得CSR電磁結構的諧振頻率峰值達到最大；5、將低頻激勵線圈固定，在平行于焊接金屬板的平面移動CSR檢測單元，當發現CSR電磁結構諧振峰出現明顯的頻偏，表明檢測位置處焊接金屬板內部出現了缺陷。通過渦流輔助方法，利用CSR電磁檢測單元感知焊接金屬板不同位置渦流電磁場的異同，精確定位焊接金屬板深處的缺陷結構。

技術領域

本發明屬于焊接金屬板內部缺陷檢測技術領域，具體涉及一種渦流輔助焊接金屬板內部缺陷微波無損檢測方法。

背景技術

在交通、航空航天、核能、電力等諸多工程領域，材料或機件的突然斷裂，在工程上是普遍存在的現象。疲勞斷裂是其零件主要失效形式，而這種形式引起的裂紋往往沒有明顯的變形，不易察覺出來，從而導致災難性的事故，造成巨大的經濟損失和人員傷亡。因此，為了提前得知裂紋，避免不必要的損失，有效、可靠的無損檢測技術必不可少。

微波技術以其便捷、高效等優點被廣泛應用于金屬材料缺陷的無損檢測。微波對材料的無損檢測特征和方法是由材料之間相互作用特性所決定的，電磁場透過金屬表面進入內部的深度主要由材料的電導率和磁導率共同決定的，由于趨膚深度的影響，電磁場只能檢測其表面的缺陷，而很難對金屬材料深處的缺陷結構進行檢測。

為了提高微波無損檢測技術的檢測能力，本發明嘗試一種渦流輔助的微波無損檢測方法，實現焊接金屬板材較深(2mm)區域缺陷結構的檢測。

發明內容

為了實現焊接金屬板內部缺陷的微波無損檢測，本發明提供一種渦流輔助焊接金屬板內部缺陷微波無損檢測方法，通過渦流輔助方法，利用CSR電磁檢測單元感知焊接金屬板不同位置渦流電磁場的異同，精確定位焊接金屬板深處的缺陷結構。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案如下:

一種渦流輔助焊接金屬板內部缺陷微波無損檢測方法，步驟如下：

步驟1：根據測試要求，選擇低頻激勵線圈，并且選擇適配的激勵頻率，使激勵頻率能夠在焊接金屬板在深度大于2mm的區域產生恒定的渦流；

步驟2：進行CSR檢測單元設計，具體如下：

根據焊接金屬板內部缺陷檢測精度要求，選擇雙面覆銅的微波PCB板材，依據選定板材的介電參數，在三維電磁仿真軟件HFSS中進行CSR檢測單元設計；

在CSR檢測單元設計過程中，首先，利用三維電磁仿真軟件HFSS進行基片集成波導諧振腔設計，依據選定PCB板材的介電參數和板材厚度，在PCB板材上設計出基片集成波導諧振腔；接著，在基片集成波導諧振腔上表面的中心位置，利用三維電磁仿真軟件HFSS設計出滿足檢測指標要求的CSR電磁結構，該CSR電磁結構為分布在基片集成波導諧振腔上表面的六條螺旋縫隙結構；基片集成波導諧振腔一端連接微帶線，微帶線的另一側為SMA連接頭，便于和矢量網絡分析儀連接；

步驟3：為了便于測試以及減小低頻激勵線圈對CSR檢測單元的電磁干擾，將低頻激勵線圈和CSR檢測單元分別放置在金屬焊接板的上下表面；

步驟4：在金屬焊接板無缺陷位置處，調整低頻激勵線圈、CSR檢測單元和焊接金屬板的最佳垂直距離，使得CSR電磁結構的諧振頻率峰值達到最大；

步驟5：將低頻激勵線圈固定，在平行于焊接金屬板的平面移動CSR檢測單元，當發現CSR電磁結構諧振峰出現明顯的頻偏，表明檢測位置處焊接金屬板內部出現了缺陷。