一种减小提离高度对缺陷检测影响的涡流检测方法与流程

1.本发明属于涡流检测技术领域，特别涉及一种减小提离高度对缺陷检测影响的涡流检测方法。


背景技术：

2.涡流检测(ect)方法广泛应用于工业和实验室，如缺陷检测、电导率或磁导率表征、厚度测量等。ect作为一种重要的无损检测方法，具有快速、廉价、非接触等优点，适合于实时检测。然而，ect由于线圈与板之间的距离而产生误差，称为离地.
3.研究人员已经研究了几种解决提离问题的方法，包括特征提取、信号处理、传感器优化设计。其他研究人员，如a.lopes等人，在时域分析瞬态ect信号时，引入了分离交叉点(loi)的概念。他们将线圈和金属板与电力变压器的耦合效应进行了类比，并使用线性变压器模型来研究剥离对厚度测量结果的影响。田等，研究了用于厚度评估的霍尔传感器的光谱脉冲ect的相位。结果对板材的材料和厚度变化有很好的鉴别作用。近年来，有文献提出了过零频率和峰值频率，以提高精度。s.rosado等人，用非线性回归方法提取模板参数，用加性高斯函数提取模板参数，用训练好的神经网络估计缺陷参数，但精度受原始数据影响较大。罗等，分析了相位差随频率变化的特性，得出了缺陷信号在选定的频率下近似垂直于去除噪声的结论。然而，单一频率对缺陷表面检测可能有局限性。因为被检材料的厚度必须是标准贯入深度的两到三倍，以防止涡流出现在试验的另一边。然而，计算或近似不受剥离影响的缺陷特征并不总是可行的。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种减小提离高度对缺陷检测影响的涡流检测方法，考虑到多德-迪兹解析解描述了由一层非磁性金属板引起的空心线圈的电感变化，升力的变化反映在励磁线圈阻抗的变化上；通过研究电感虚部随升力的变化，修正了不同升力下的峰值频率值，非线性拟合参数在不同升力下几乎保持不变，提高了测量结果的准确性。
5.本发明采用的技术方案是：一种减小提离高度对缺陷检测影响的涡流检测方法，通过校正激励频率来补偿提离高度对电感变化幅度的影响，
[0006][0007]
式中f
corr
表示校正频率，f表示激励频率，δl表示频率下电感变化的幅度，δlm表示提离高度为零时的电感变化幅度，δlm是通过试验获得的经验参数。
[0008]
δl的计算公式为：
[0009]
δl＝φ(a0)δl0，
[0010]
其中：
[0011][0012][0013][0014][0015][0016]
式中μ0表示自由空间的磁导率；n表示线圈的匝数；r1和r2表示线圈的内外半径；l1表示提离高度；h表示线圈高度；srf表示自谐振频率，c表示板的厚度，a0为φ(α)积分项的变化曲线极值处的特征值。
[0017]
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：本发明通过研究电感虚部随升力的变化，修正了不同升力下的峰值频率值，非线性拟合参数在不同升力下几乎保持不变，提高了测量结果的准确性。
附图说明
[0018]
图1为本发明实施例的φ(a)积分项变化曲线；
[0019]
图2为本发明实施例的相位特性图；
[0020]
图3为本发明实施例的铝板表面缺陷测试结果。
具体实施方式
[0021]
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。
[0022]
实施例一
[0023]
本发明的实施例提供了一种减小提离高度对缺陷检测影响的涡流检测方法，通过校正激励频率来补偿提离高度对电感变化幅度的影响，
[0024][0025]
式中f
corr
表示校正频率，f表示激励频率，δl表示频率下电感变化的幅度，δlm表示提离高度为零时的电感变化幅度，δlm是通过试验获得的经验参数。
[0026]
δl的计算公式为：
[0027]
δl＝φ(a0)δl0，
[0028]
其中：
[0029][0030][0031][0032][0033][0034]
式中μ0表示自由空间的磁导率；n表示线圈的匝数；r1和r2表示线圈的内外半径；l1表示提离高度；h表示线圈高度；srf表示自谐振频率，c表示板的厚度。a0为φ(a)积分项的变化曲线极值处的特征值，如图1所示。
[0035]
各参数采用表1中的数值，通过上述公式，计算出了不同提离高度、激励频率下的校正频率，如表2。
[0036]
表1线圈参数及励磁信号
[0037]
参数数值参数数值r17.5mmc1mmr27.8mmμ4πe-7h/ml10.5mmσ3.7e7s/mh8mmsrf54mhzn26i100ma
[0038]
表2激励频率和校正频率
[0039]
提离高度/mmim(δl)/hf/hz|(f-f0)/f0|f
corr
/hz|(f-f
corr
)/f
corr
|0-5.96e-0714000％14000％1-4.03e-07120014.29％13503.57％2-2.83e-07110021.43％13970.21％3-2.04e-07100028.57％14090.64％4-1.51e-0790035.71％13960.28％5-1.15e-0787037.86％14755.36％6-8.85e-0880042.86％14735.21％
[0040]
不同提离高度下、采用表2中的校正频率，对相位特性的影响，如图2所示，其中(a)是频率偏移校正前的相位特性，(b)是频率偏移校正后的相位特性。
[0041]
不加修正补偿会随着升力的增加而衰减，而修正后的补偿则会减小提离引起的衰减。通过改变相位特性，可以将提离噪声对实验结果的影响抑制在2％以内，由表3所示。
[0042]
表3不同提离高度下的参数
[0043]
提离高度未矫正的a0|(a
0-a
0_0mm
)/a
0_0mm
|矫正后的a0|(a
0corr-a
0_0mm
)/a
0_0mm
|0mm185.060％189.570％1mm165.0310.82％188.520.55％2mm150.4918.68％189.950.20％3mm138.4025.21％191.671.11％4mm127.9130.88％193.181.90％5mm115.9937.32％188.570.53％6mm108.2241.52％190.070.264％
[0044]
实施例二
[0045]
本方法应用于金属缺陷检测实验，对铝板进行表面缺陷检测实验，线圈、铝板参数及缺陷信息见表4，缺陷位于铝板的中心位置。
[0046]
表4线圈、铝板及缺陷信息
[0047]
线圈值铝板价值缺陷价值r17.5毫米长度200毫米长度10毫米r27.8毫米宽度200毫米宽度0.5毫米h8毫米厚度1毫米厚度0.5毫米直径0.3毫米μ小时/分钟
ꢀꢀ
n26σ3.54e7秒米
ꢀꢀ
[0048]
首先，采用20khz的激励频率对无损铝板提离实验，用上述公式对相位结果进行了补偿，计算出参数p为0.35，校正频率为40khz。将激励频率从20khz调整到40khz，并测试铝板表面缺陷，测试结果如图3所示。涡流被缺陷截短，并且拟合的工件不受提离的影响；a0在无损区域以上为常数，在缺陷边界处达到最大值，该值可以区分表面缺陷，测量出的结果与缺陷的实际位置吻合。
[0049]
以上通过实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的示例性实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。本发明的保护范围由权利要求书限定。凡利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，在本发明的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖保护范围之内。