一種電渦流檢測系統及方法
2023-12-02 07:59:06
專利名稱:一種電渦流檢測系統及方法
技術領域:
本發明屬於檢測與自動化裝置技術領域,涉及一種電渦流檢測系統及方法。
背景技術:
現有的電渦流檢測技術主要包括傳統電渦流檢測技術和脈衝渦流檢測技術。與傳統渦流檢測技術相比,脈衝渦流檢測技術具有平均功率小,瞬時功率大,穿透深度大,測量速度和效率更高等優點。
但脈衝渦流檢測技術也有其自身的局限性,比如和傳統單頻渦流作為激勵源的渦流檢測相比,雖然具有可實現寬頻帶範圍內分析的優點,但這卻對檢測系統的信噪比提出了更高的要求;對檢測試件各種參數變化的高敏感性,也使得這項技術在實際的檢測過程中,同樣也易受到提離效應的影響;此外,目前所建立的理論依據和檢測模型尚不完備,這些問題都限制了脈衝渦流檢測技術實際檢測能力和應用範圍的進一步發展。
發明內容
本發明的目的是提供一種基於脈衝激振原理的電渦流檢測系統,為非接觸檢測提供了一種新的檢測思路和信號處理方法。本發明的另一個目的在於提供上述電渦流檢測系統的檢測方法。本發明的目的是這樣實現的,一種電渦流檢測系統,包括傳感器、信號發生器和信號採集器;信號發生器產生脈衝激勵,傳感器包括線圈,線圈探頭兩端會形成周期性的穩定激振響應信號,信號採集器實現對激振響應信號的觀測和採集。所述電渦流檢測系統還包括定標臺,所述線圈探頭固定在所述定標臺的支架上且正對待測金屬試件中心。本發明的另一個目的是這樣實現的,採用積分差值法處理上述電渦流檢測系統激振響應信號,無需對信號進行濾波放大處理,可以獲得較大的信噪比;具體步驟如下步驟一,求各激振響應信號的採樣起始點,被測金屬試件Omm位移處激振響應信號的採樣終止點,記錄Omm位移處採樣起始點與採樣終止點之間的數據長度,確定採樣樣本數據長度;步驟二,確定各位移處採樣數據樣本,並求各位移點處對應的採樣之後激振響應信號的電壓絕對值累加值;步驟三,以Omm位移處累加值為基值,求各位移處對應差值電壓,以此差值電壓作為特徵量建立其與位移值之間的關係;步驟四,採用插值法,求位移測量值。本發明具有如下有益效果I、本發明採用脈衝激振電渦流檢測方法進行檢測,檢測響應信號是標準穩定的周期諧振衰減信號,採用積分差值法可很好的分析檢測信號,完成檢測,檢測精度高。2、本發明採用脈衝激振檢測方法,檢測響應信號中包含的信息量較豐富,優於脈衝渦流檢測方法,運用適當的特徵量提取方法即可很好的得到特徵量和被測物理量之間的明確關係。3、本發明運用積分差值法對檢測響應信號進行處理,無需濾波放大等處理,提取出的積分差值點可很好的表述位移變化與電渦流檢測之間的變化關係,且計算簡單,檢測精度較高,計算速度快,有著很高的實際應用價值。
圖I是本發明檢測系統示意圖;圖2是本發明檢測系統電路圖;圖3是本發明實施例激振響應信號波形圖;
圖4是本發明實施例待測金屬試件Omm位移點處激振響應信號波形、求得的採樣起始點、終止點以及用信號採集器採集的信號範圍圖;圖5是本發明實施例各位移值與對應的峰值差值電壓之間的關係及多項式擬合曲線波形圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。一種電渦流檢測系統,包括傳感器、信號發生器和信號採集器;信號發生器產生脈衝激勵,傳感器包括線圈L,線圈L探頭兩端會形成周期性的穩定激振響應信號,信號採集器實現對激振響應信號的觀測和採集。如圖I所示,線圈L為一空心圓柱線圈,當開關閉合時,電源給檢測電路提供能量,線圈L與電容C儲能;當開關斷開時,線圈L與電容C構成LC並聯諧振電路,迴路中的電流為il,線圈L周圍產生變化磁場,此時若被測金屬試件處於此變化磁場中,試件將感生出渦流i2,而這些渦流又在試件周圍產生附加磁場,影響諧振電路中信號的變化。該影響的大小與被測試件與線圈L之間的距離、被測試件的厚度、材料性質以及缺陷等參數有關。通過研究諧振信號變化與其中某個物理量變化之間的某種定量關係,就可以實現用此脈衝激振檢測方法對金屬試件的相關物理量的精確定量檢測。實施例,以位移測量情況為例,脈衝激振檢測電路如圖2所示,該電路中,脈衝激勵由信號發生器產生,激勵信號的幅值和頻率以及佔空比等參數可調。檢測時,線圈L探頭兩端會形成周期性的穩定激振響應信號,用信號採集器實現對響應信號的觀測和採集。還包括精度為O. Olmm的定標臺、待測金屬試件。以定標臺上的支架固定線圈L探頭,使其正對待測試件的中心,讓待測試件作垂直軸向位移,用信號採集器採集記錄線圈L每一位移點處的響應信號,作為測量樣本,樣本點的個數記為η。樣本點與位移值一一對應,位移值點的設定由實際情況確定,一般取相鄰點的間隔為O. Imm O. 5mm之間。本實施例檢測到的激振響應信號如圖3所示,信號中帶有高頻隨機幹擾。採用積分差值法處理激振響應信號,無需對信號進行濾波放大等處理,可以獲得較大的信噪比;具體步驟如下步驟一,求各激振響應信號的採樣起始點,待測金屬試件Omm激振響應信號的採樣終止點,確定採樣樣本數據長度。
找出各位移點處對應的激振響應信號的峰值點M1, M2, M3,……Mn,以各峰值點作為各對應位移點處信號採集起始點。如圖4所示,該圖中激振響應信號為被測金屬試件Omm位移處的信號,求取信號的各諧振波峰點,記各波峰點幅值依次為A1,A2,A3,……A。,取第一個幅值小於峰值點電壓10%的幅值Ai所對應波峰點P作為該信號採樣終止點。於是樣本數據採樣長度即為Omm激振響應信號的採樣起始點與終止點之間的數據個數,記為m。之後,其它位移點處採樣樣本點數據長度都設定成m即可。採集到的全部樣本數據如下(以矩陣表示)
權利要求
1.一種電渦流檢測系統,其特徵在於包括傳感器、信號發生器和信號採集器;信號發生器產生脈衝激勵,傳感器包括線圈,線圈探頭兩端會形成周期性的穩定激振響應信號,信號採集器實現對激振響應信號的觀測和採集。
2.如權利要求I所述的電渦流檢測系統,其特徵在於還包括定標臺,所述線圈探頭固定在所述定標臺的支架上且正對待測金屬試件中心。
3.如權利要求I或2所述電渦流檢測系統的檢測方法,其特徵在於採用積分差值法處理激振響應信號,無需對信號進行濾波放大處理,具體步驟如下步驟一,求各激振響應信號的採樣起始點,被測金屬試件Omm位移處激振響應信號的採樣終止點,記錄Omm位移處採樣起始點與採樣終止點之間的數據長度,確定採樣樣本數據長度;步驟二,確定各位移處採樣數據樣本,並求各位移點處對應的採樣之後激振響應信號的電壓絕對值累加值;步驟三,以Omm位移處累加值為基值,求各位移處對應差值電壓,以此差值電壓作為特徵量建立其與位移值之間的關係;步驟四,採用插值法,求位移測量值。
全文摘要
一種電渦流檢測系統,包括傳感器、信號發生器和信號採集器;信號發生器產生脈衝激勵,傳感器包括線圈,線圈探頭兩端會形成周期性的穩定激振響應信號,信號採集器實現對激振響應信號的觀測和採集。本發明採用脈衝激振電渦流檢測方法進行檢測,檢測響應信號是標準穩定的周期諧振衰減信號,採用積分差值法可很好的分析檢測信號,完成檢測,檢測精度高。本發明運用積分差值法對檢測響應信號進行處理,無需濾波放大等處理,提取出的積分差值點可很好的表述位移變化與電渦流檢測之間的變化關係,且計算簡單,檢測精度較高,計算速度快,有著很高的實際應用價值。
文檔編號G01B7/02GK102927894SQ20121042603
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月30日 優先權日2012年10月30日
發明者李琦, 鄧毅, 朱仲明 申請人:西安理工大學