一種對鐵磁構(gòu)件進行脈沖渦流檢測的信號特征量的提取方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種對鐵磁構(gòu)件進行脈沖渦流檢測的信號特征量的提取方法，步驟一是在被檢鐵磁構(gòu)件上任意選取一檢測點，然后對所述檢測點實施脈沖渦流檢測，并將采集的感應(yīng)電壓信號繪制在半對數(shù)坐標(biāo)系中；然后依據(jù)直線方程y＝kjx+aj對所述感應(yīng)電壓測量曲線在0.1倍特征衰減時間之后的曲線段進行最小二乘法擬合，提取擬合直線的斜率和截距作為檢測特征量；步驟二是在被檢鐵磁構(gòu)件的另一檢測點上，采用與步驟一相同的處理方式得到斜率和截距；步驟三是將前一檢測點的斜率與后一檢測點的斜率進行比值開根號，來得到兩個檢測點處的相對壁厚，從而快速、精確地檢測出被檢鐵磁構(gòu)件壁厚被腐蝕的情況。
【專利說明】一種對鐵磁構(gòu)件進行脈沖渦流檢測的信號特征量的提取方 法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電磁無損檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，更特別地說，是指一種基于鐵磁構(gòu)件脈 沖渦流電磁無損檢測的信號特征量的提取方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在工業(yè)領(lǐng)域，大量使用鐵磁性管道和壓力容器來輸送和存儲具有高溫、高壓、腐蝕 性的液體或氣體介質(zhì)，鐵磁管道和壓力容器的腐蝕十分普遍。腐蝕導(dǎo)致鐵磁管道和壓力容 器的壁厚減薄，承壓性能下降，造成泄漏、爆炸等事故，帶來人員傷亡和經(jīng)濟損失。因此需要 定期對被檢構(gòu)件（如鐵磁管道和壓力容器）的腐蝕情況實施在役無損檢測和評估。
[0003] 脈沖渦流法是一種可以在包覆層外在役檢測被檢構(gòu)件壁厚的電磁無損檢測方法。 以脈沖電流激勵代替正弦電流激勵，在被檢構(gòu)件外激發(fā)出脈沖磁場，使被檢構(gòu)件內(nèi)感應(yīng)出 脈沖渦流，然后通過檢測此脈沖渦流電磁場的衰減過程，來評估被檢構(gòu)件壁厚的腐蝕程度。
[0004] 現(xiàn)有的鐵磁材料脈沖渦流測厚技術(shù)，多以感應(yīng)電壓信號在雙對數(shù)坐標(biāo)系下的特征 衰減時間τ作為檢測特征量來檢測鐵磁構(gòu)件壁厚d的相對變化，其中τ = 為真空磁導(dǎo)率，μ ^為被檢構(gòu)件的相對磁導(dǎo)率，σ為被檢構(gòu)件的電導(dǎo)率。一方面特征衰減時 間τ的數(shù)學(xué)定義比較模糊，在時間-電壓信號曲線（雙對數(shù)坐標(biāo)系）上提取特征衰減時間 τ時容易引入誤差；另一方面當(dāng)只有特征衰減時間τ 一個檢測特征量時，由于被檢構(gòu)件的 未知參數(shù)較多，使得檢測結(jié)果容易受到被檢構(gòu)件的電導(dǎo)率、相對磁導(dǎo)率、線圈提離等因素變 化的影響。
[0005] 為了在現(xiàn)有脈沖渦流檢測系統(tǒng)中對被檢鐵磁構(gòu)件進行更準(zhǔn)確的脈沖渦流檢測，需 要提出一種更加有效的方法來衡量脈沖渦流電磁場的衰減過程，以此來評估被檢構(gòu)件壁厚 的腐蝕程度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提出一種對鐵磁構(gòu)件進行脈沖渦流檢測的信號特征量的提取方 法，該方法是在現(xiàn)有脈沖渦流電磁無損檢測系統(tǒng)的計算機中實現(xiàn)的。本發(fā)明信號特征量的 提取是將感應(yīng)電壓時域信號以半對數(shù)坐標(biāo)形式存儲于計算機中，采集的感應(yīng)電壓時域信號 形成感應(yīng)電壓測量曲線，然后依據(jù)直線方程y = kp+aj寸所述感應(yīng)電壓測量曲線在0. 1倍 特征衰減時間之后的曲線段進行最小二乘法擬合，得到直線段斜率與截距兩個檢測特征 量；最后通過所述檢測特征量解析出被檢鐵磁構(gòu)件的電磁參數(shù)、壁厚。在本發(fā)明中，利用 被檢鐵磁構(gòu)件上兩個檢測點的斜率進行比值開根號，來得到這兩個檢測點相對壁厚關(guān)系

【權(quán)利要求】
1. 一種對鐵磁構(gòu)件進行脈沖渦流檢測的信號特征量的提取方法，所述脈沖渦流檢測是 在現(xiàn)有脈沖渦流電磁無損檢測系統(tǒng)的計算機中完成的； 所述脈沖渦流電磁無損檢測系統(tǒng)包括有空心圓柱線圈探頭（10)、計算機（20)、脈沖激 勵源（21)和數(shù)據(jù)采集卡（22); 所述空心圓柱線圈探頭（10)由線圈骨架（1)、激勵線圈（2)和檢測線圈（3)組成，線圈 骨架（1)設(shè)置在激勵線圈（2)的中心部位，激勵線圈（2)的外部是檢測線圈（3);或者線圈 骨架（1)設(shè)置在檢測線圈（3)的中心部位，檢測線圈（3)的外部是激勵線圈（2); 在脈沖渦流電磁無損檢測系統(tǒng)中，計算機（20)向脈沖激勵源（21)輸出觸發(fā)信號，觸發(fā) 啟動脈沖激勵源（21)給空心圓柱線圈探頭（10)中的激勵線圈（2)提供脈沖激勵電流，產(chǎn) 生脈沖強磁場；在所述脈沖磁場激勵下，被檢鐵磁構(gòu)件（12)中感應(yīng)出脈沖渦流場，在空心 圓柱線圈探頭（10)中的檢測線圈（3)兩端感應(yīng)出電壓信號；所述感應(yīng)電壓檢測信號經(jīng)數(shù)據(jù) 采集卡（22)采集、處理后輸出數(shù)字的脈沖渦流檢測信號給計算機（20)，計算機（20)對接收 到的感應(yīng)電壓檢測信號進行處理后得到被檢鐵磁構(gòu)件（12)的壁厚； 其特征在于對鐵磁構(gòu)件進行脈沖渦流檢測的信號特征量的提取包括有下列步驟： 步驟一：將空心圓柱線圈探頭（10)置于被檢鐵磁構(gòu)件上第j個檢測點％ ;所述檢測點 Qj處的壁厚記為4 ;j為檢測點的標(biāo)識號； 步驟二：利用脈沖渦流電磁無損檢測系統(tǒng)對檢測點％實施脈沖渦流檢測，并將采集得 到的感應(yīng)電壓時域信號u(t)存儲在計算機中，計算機將所述的感應(yīng)電壓時域信號u(t)繪 制在半對數(shù)坐標(biāo)系中，得到感應(yīng)電壓測量曲線； 步驟三：利用直線方程y=kjX+aj對所述感應(yīng)電壓測量曲線上位于0. 1倍特征衰減時 間T之后的曲線段進行最小二乘法擬合，得到感應(yīng)電壓擬合直線； kj為檢測點％處感應(yīng)電壓擬合直線的斜率，_
a』為檢測點Qj處感應(yīng)電壓擬合直線的截距，且
步驟四：將空心圓柱線圈探頭（10)移至被檢鐵磁構(gòu)件的下一檢測點％+1，重復(fù)步驟二 和步驟三，得到檢測點Qj+1處的斜率kj+1和截距aj+1 ; kj+1為檢測點％+1處感應(yīng)電壓擬合直線的斜率，且
aj+1為檢測點Qj+1處感應(yīng)電壓擬合直線的截距，且
步驟五：將檢測點Qj處的斜率h與下一檢測點Qj+1處的斜率kj+1作比后開根號，得到 前后兩個檢測點的斜率關(guān)系
下一檢測點％+1處的壁厚(V1與檢測點％處的壁厚4的比值，與所述 之間存在 的關(guān)系為
，由此能夠計算出被檢鐵磁構(gòu)件壁厚的相對變化量，即得到壁厚的 腐蝕情況。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的對鐵磁構(gòu)件進行脈沖渦流檢測的信號特征量的提取方法，其 特征在于步驟二中對脈沖渦流檢測信號的獲取步驟為： 步驟SAP-1，將空心圓柱線圈探頭10垂直放置于被檢鐵磁構(gòu)件檢測點包覆層上方，線 圈探頭下邊緣與被檢鐵磁構(gòu)件上表面之間的提離距離為1 ; 步驟SAP-2,激勵線圈2的兩端接入脈沖電流激勵源21，檢測線圈3的兩端接入數(shù)據(jù)采 集卡22 ; 步驟SAP-3,用計算機20控制脈沖激勵源21輸出持續(xù)脈寬為10?5000ms，幅值為 0. 1?20A的穩(wěn)定電流10,在檢測起始時刻t= 0時，關(guān)斷激勵電流，得到快速下降的脈沖 激勵電流下降沿； 步驟SAP-4,用數(shù)據(jù)采集卡22采集激勵電流關(guān)斷后，在一個采樣時間T=IOms?Is里 檢測線圈3兩端的感應(yīng)電壓時域信號u(t)，并將采集得到的感應(yīng)電壓信號u(t)存儲到計算 機20內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的對鐵磁構(gòu)件進行脈沖渦流檢測的信號特征量的提取方法，其 特征在于：利用
能夠解析出被檢鐵磁構(gòu)件 的電磁參數(shù)與壁厚的關(guān)系式：
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的對鐵磁構(gòu)件進行脈沖渦流檢測的信號特征量的提取方法，其 特征在于：檢測點％與下一檢測點Qp1之間的最小間隔為空心圓柱線圈探頭（10)的半徑。
【文檔編號】G01B7/06GK104266579SQ201410525770
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】陳興樂, 雷銀照 申請人:北京航空航天大學(xué)