一種渦流位移檢測方法
2023-06-08 09:51:41 1
專利名稱：一種渦流位移檢測方法
技術領域：
本發明屬於無損檢測技術領域，具體涉及渦流無損位移檢測技術。
背景技術：
渦流無損檢測技術利用電磁感應原理實現檢測、測量和評估。當一隨時間諧變的 電流輸入位於一被測對象上方的探頭線圈時，首先在線圈周圍產生磁場，該磁場稱為一級 磁場。根據電磁感應原理，當被測對象與探頭線圈之間的距離足夠小時，在被測對象中產生 渦流，該渦流也會產生一個磁場(二級磁場)，阻礙一級磁場的變化，從而引起線圈阻抗的 變化。因為一級磁場和二級磁場的耦合作用與諸多因素有關被測對象和線圈的距離、被測 對象參數、檢測頻率等，因此該技術被開發成檢測位移變化的渦流位移檢測裝置和評估被 測對象內不連續性特徵的無損檢測系統。渦流位移檢測裝置因具有結構簡單、測量範圍寬、 抗幹擾能力強、不受油汙汙染等優勢，在航空航天、輸油管道、能源等部門的關鍵部件(水 輪機、風力發電機或其它旋轉機械)的振動性能監測或塗層厚度檢測(飛機發動機葉片熱 障塗層、輸油管道絕緣層等)中得到廣泛應用。但是根據前述渦流檢測理論，現有的渦流位移檢測方法的檢測結果除了與被測對 象表面和探頭線圈模塊的距離有關外，還與被測對象的電磁特性有關。因此對一種被測對 象對應一次標定過程。因此當被測對象的電磁特性發生變化時，同一檢測距離下位移檢測 方法的位移輸出會因材料電磁特性的不同而不同。這種現象嚴重降低了渦流位移檢測裝 置的互換性，限定了其使用範圍。同時也大大增加了標定工作量，即每一個渦流位移檢測 裝置都需要根據被測對象的電磁特性逐個標定。例如被測對象的材料為鋁(Al)、銅(Cu)、 lCrl8Ni9Ti、45#鋼、2169#鋼和A3#鋼六種材料，那麼現有的渦流位移檢測方法則需要分別 對每種材料對應的被測對象進行標定，因此需要分別設置六組渦流位移檢測裝置。
發明內容
為了克服現有的渦流位移檢測裝置的標定工作量大的缺點，提出了一種渦流位移 檢測方法，採用該方法的渦流位移檢測裝置可以匹配多種具有不同電磁特性的被測對象。為了實現上述目的，本發明的技術方案是一種渦流位移檢測方法，包括步驟步 驟1.產生正弦激勵信號通過信號發生模塊產生正弦激勵信號U0並將其輸入渦流探頭線 圈模塊；步驟2.產生響應信號正弦激勵信號輸入渦流探頭線圈模塊後，根據電磁感應原 理探測渦流探頭線圈模塊與被測對象位移變化時所引起的渦流探頭模塊阻抗的變化，得到 響應信號並將其輸入到響應信號分離模塊；步驟3.響應信號分離響應信號分離模塊將響應信號分為第一路響應子信號和 第二路響應子信號；步驟4.響應信號的幅值差信號和相位差信號的提取；步驟6.模數轉換對響應信號的幅值差信號和相位差信號進行模數轉換得到幅
權利要求
一種渦流位移檢測方法，其特徵在於，包括步驟1.產生正弦激勵信號通過信號發生模塊產生正弦激勵信號U0並將其輸入渦流探頭線圈模塊；步驟2.產生響應信號正弦激勵信號輸入渦流探頭線圈模塊後，根據電磁感應原理探測渦流探頭線圈模塊與被測對象位移變化時所引起的渦流探頭模塊阻抗的變化，得到響應信號並將其輸入到響應信號分離模塊；步驟3.響應信號分離響應信號分離模塊將響應信號分為第一路響應子信號和第二路響應子信號；步驟4.響應信號的幅值差信號和相位差信號的提取；步驟6.模數轉換對響應信號的幅值差信號和相位差信號進行模數轉換得到幅值差信號和相位差信號的模擬量對應的數字量。步驟7.計算得到渦流探頭線圈的阻抗向量的實部和虛部；步驟8.根據渦流探頭線圈模塊的阻抗向量Z0計算得到被測對象的位移。
2.根據權利要求1所述的一種渦流位移檢測方法，其特徵在於，在步驟⑷和步驟(6) 之間還包括步驟5.濾波對響應信號的幅值差信號和相位差信號進行濾波處理，從響應信號的幅 值差信號和相位差信號提取模塊獲得的幅值差信號和相位差信號是直流電壓信號，通過直 流濾波電路濾除直流電壓信號中的畸變信號，減小幹擾信號，使電路輸出的幅值差信號和 相位差信號更為平滑。
3.根據權利要求1或2所述的一種渦流位移檢測方法，其特徵在於，在步驟(8)之後還 包括步驟9.位移非線性校正根據等效阻抗向量與位移的非線性關係，對被測對象位移進 行非線性校正得到精確的位移值。
4.根據權利要求1所述的一種渦流位移檢測方法，其特徵在於，在步驟(3)中第一路響 應子信號VinA和第二路響應子信號Vinfi通過如下公式獲得
5.根據權利要求1所述的一種渦流位移檢測方法，其特徵在於，步驟4中響應信號的幅 值差信號Vmm和相位差信號Vphs的提取，通過如下公式得到
6.根據權利要求1所述的一種渦流位移檢測方法，其特徵在於，步驟4中響應信號的幅 值差信號Vmm和相位差信號Vphs的提取，通過如下公式得到
7.根據權利要求1所述的一種渦流位移檢測方法，其特徵在於，步驟7中渦流探頭線圈 的阻抗向量Ztl的實部Rb和虛部Xb通過如下公式得到Z0=Rb+ JXb = R^ = Rx— φ,ηΒ) + JRi ^ η(φιηΑ - φ,ηΗ)；
8.根據權利要求1所述的一種渦流位移檢測方法，其特徵在於，步驟8具體實現過程包 括步驟81 通過實驗方法得到渦流探頭線圈模塊的等效阻抗Zpj與位移之間的函數關 系FO ；步驟82 通過渦流探頭線圈模塊阻抗模塊在任一被測對象下得到的阻抗向量Zij的 實部Rb和虛部Xb計算得到其等效阻抗向量Zpj，然後將等效阻抗向量Zpj帶入位移Ij和等 效阻抗向量Zpj的函數關係FO進行逆運算得到所位移、_。
全文摘要
本發明涉及一種渦流位移檢測方法，包括步驟1.產生正弦激勵信號通過信號發生模塊產生正弦激勵信號U0並將其輸入渦流探頭線圈模塊；步驟2.產生響應信號正弦激勵信號輸入渦流探頭線圈模塊後，根據電磁感應原理探測渦流探頭線圈模塊與被測對象位移變化時所引起的渦流探頭模塊阻抗的變化，得到響應信號並將其輸入到響應信號分離模塊；步驟3.響應信號分離響應信號分離模塊將響應信號分為第一路響應子信號和第二路響應子信號等步驟。本發明的有益效果是可以通過一組渦流位移檢測裝置完成對多種材料的被測對象的位移檢測，減少了標定次數，提高了渦流位移檢測裝置的互換性，降低了成本。
文檔編號G01N27/90GK101949683SQ20101026471
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月27日 優先權日2010年8月27日
發明者於亞婷, 杜平安, 楊拓 申請人:電子科技大學