本發(fā)明屬于渦流無損檢測領(lǐng)域，涉及一種脈沖渦流檢測方法，具體涉及一種基于快速傅里葉變換動態(tài)軌跡的脈沖渦流檢測方法。

背景技術(shù)：
渦流檢測(EddyCurrentTesting,ET)是建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)上的一種無損檢測方法，其檢測對象為導(dǎo)電材料的表面及近表面缺陷。脈沖渦流檢測(pulsededdycurrent，PEC)技術(shù)是在常規(guī)渦流檢測的基礎(chǔ)上快速發(fā)展起來的，與傳統(tǒng)技術(shù)中使用單個頻率作為激勵不同，使用了脈沖激勵，為周期性矩形脈沖。脈沖激勵電流的電磁場在導(dǎo)體中激勵出脈沖渦流，脈沖渦流產(chǎn)生的電磁場被傳感器接收。如果導(dǎo)體中有缺損，那么導(dǎo)體中的脈沖渦流及其產(chǎn)生的電磁場會有不同。由于脈沖激勵包含了從直流到高頻(高頻一般為幾十kHz到幾百kHz)的很寬的頻譜，不同頻率形成的渦流在金屬中具有不同的滲透深度，因此能夠一次掃描檢測多層結(jié)構(gòu)不同深度的缺陷。以目前的脈沖渦流檢測來說，時域峰值大小和峰值時間對于進(jìn)一步提高脈沖渦流檢測性能已經(jīng)表現(xiàn)出局限性。目前尋求的其他時域和時頻域特征量盡管各具特色，但也還沒有哪方面表現(xiàn)出絕對優(yōu)勢，因此，將脈沖渦流研究推進(jìn)到動態(tài)軌跡的一步，正如傳統(tǒng)渦流研究動態(tài)軌跡一樣，是一個值得大力關(guān)注的方向。中國專利(公開號：CN101413923A)公開了一種變脈寬激勵的脈沖渦流檢測方法。該方法采用變脈寬激勵，可對被檢構(gòu)件的各區(qū)域特征進(jìn)行檢測。中國專利(公開號：CN101581699A)公開了一種基于時間閘的脈沖渦流無損檢測方法，用陣列區(qū)域內(nèi)各位置點(diǎn)檢測信號在同一時間點(diǎn)的相對幅值數(shù)據(jù)進(jìn)行成像處理，以得到被檢構(gòu)件的缺陷信息。上述方法存在如下不足：(1)用時域內(nèi)的特征量進(jìn)行信號表征，無法充分利用豐富的頻域信息；(2)提離效應(yīng)對檢測的影響很大，不能有效地抑制檢測過程中未知的提離干擾。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，本發(fā)明提供一種基于快速傅里葉變換(FastFourierTransform，F(xiàn)FT)動態(tài)軌跡的脈沖渦流檢測方法，利用豐富的頻域信息，將復(fù)頻譜特征向量和動態(tài)軌跡相結(jié)合，能夠檢測缺陷，并有效抑制檢測過程中的提離效應(yīng)，實現(xiàn)檢測速度快、效果好，抗干擾能力強(qiáng)的目的。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案?；诳焖俑道锶~變換動態(tài)軌跡的脈沖渦流檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：1)設(shè)定無缺陷區(qū)域：將探頭放置在與被檢件同材質(zhì)試塊的上表面可判定為無缺陷的區(qū)域，且探頭無提離；2)采集參考信號：采集步驟1)中探頭的脈沖渦流信號，并保存為參考信號；3)調(diào)試提離高度：提升探頭與被檢件的上表面之間高度距離；4)建立純提離信號數(shù)據(jù)庫：采集無提離及不同提離高度時探頭信號，并保存為提離信號，建立純提離信號數(shù)據(jù)庫；5)提離信號FFT分解：對純提離信號數(shù)據(jù)庫中的提離信號進(jìn)行FFT分解，將分解后的各個諧波頻率的幅值和相位信息同時繪制在復(fù)平面內(nèi)，建立針對各個諧波信號的純提離復(fù)頻譜動態(tài)軌跡數(shù)據(jù)庫；6)采集被檢件的動態(tài)掃描信號：將探頭放置在步驟3)中所述被檢件的上表面待檢區(qū)域，沿一定方向掃查，在掃查過程中連續(xù)采集掃查信號并保存；7)被檢件動態(tài)掃描信號FFT分解：對被檢件的動態(tài)掃描信號進(jìn)行FFT分解，將不同諧波的動態(tài)幅值和相位信息同時繪制在相應(yīng)頻率的純提離信號動態(tài)軌跡復(fù)平面內(nèi)；使被檢件各個諧波成分的復(fù)頻譜動態(tài)軌跡圖與純提離信號的動態(tài)軌跡圖處于同一復(fù)平面內(nèi)；8)比較被檢件動態(tài)掃描信號和純提離掃描信號的軌跡，判斷提離及缺陷的存在與大?。河^察被檢件動態(tài)掃描信號FFT分解后的動態(tài)軌跡點(diǎn)是否位于提離信號FFT分解后的動態(tài)軌跡中的提離為零處，如果是，表明無提離，則只需進(jìn)行步驟9)通過動態(tài)軌跡判斷缺陷大??；如果否，表明有提離，則需進(jìn)行步驟9)及后面的步驟；9)動態(tài)軌跡夾角分析：觀察各個諧波下被檢件的復(fù)頻譜動態(tài)軌跡與純提離的復(fù)頻譜動態(tài)軌跡是否有夾角；如果出現(xiàn)夾角，則表明缺陷的存在；10)如果同時存在提離和缺陷，則采用動態(tài)軌跡方法抑制提離，得出無提離時的脈沖渦流檢測時域差分信號；首先是將被檢件各諧波的動態(tài)軌跡進(jìn)行平移：將被檢件各諧波的動態(tài)軌跡平移到純提離信號FFT分解后的相應(yīng)諧波的復(fù)頻譜動態(tài)軌跡中的提離為零處，得到平移后被檢件各諧波的動態(tài)掃描信號；11)平移后被檢件動態(tài)掃描信號合成：采用快速傅里葉逆變換(IFFT)，對掃描路徑上同一個采樣點(diǎn)的各次諧波中平移后的軌跡點(diǎn)進(jìn)行合成，則合成后的信號可抑制提離效應(yīng)；12)獲得抑制提離效應(yīng)后的被檢件缺陷信號：將上述平移后被檢件動態(tài)掃描信號中采樣點(diǎn)的合成信號減去無提離無缺陷時的被檢件參考信號，得到差分信號，用差分信號乘以經(jīng)驗系數(shù)，最后得到抑制提離效應(yīng)后的缺陷信號。進(jìn)一步地，所述提離高度是探頭下表面到被檢件上表面的垂直距離。進(jìn)一步地，所述經(jīng)驗系數(shù)是由交點(diǎn)距提離零點(diǎn)的距離乘以探頭的屬性系數(shù)α，其公式為：Κ＝αL；式中：K為經(jīng)驗系數(shù)，α是探頭的屬性系數(shù)。進(jìn)一步地，所述交點(diǎn)距提離零點(diǎn)的距離是指交點(diǎn)到提離零點(diǎn)之間的直線距離，其公式為：式中：交點(diǎn)的坐標(biāo)為(a,b)，a是交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，b是交點(diǎn)的縱坐標(biāo)；提離零點(diǎn)的坐標(biāo)為(c,d)，c是提離零點(diǎn)的橫坐標(biāo)，d是提離零點(diǎn)的縱坐標(biāo)。進(jìn)一步地，所述交點(diǎn)是被檢件動態(tài)軌跡的二項式擬合曲線與純提離動態(tài)軌跡的二項式擬合曲線相交的點(diǎn)。本發(fā)明的有益效果是：借鑒了傳統(tǒng)渦流檢測阻抗分析的思想，利用脈沖渦流信號頻譜豐富的特點(diǎn)，將FFT分解后的幅值信息和相位信息組成復(fù)頻譜特征向量，并與動態(tài)軌跡相結(jié)合，通過動態(tài)軌跡夾角表征缺陷信息，平移被檢件動態(tài)掃描信號至提離零點(diǎn)處抑制提離效應(yīng)。該方法具有檢測速度快、效果好，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，具有實際應(yīng)用價值。附圖說明圖1是本發(fā)明基于快速傅里葉變換動態(tài)軌跡的脈沖渦流檢測方法的流程圖。圖2a是本發(fā)明中探頭掃查無缺陷區(qū)域時FFT分解后的純提離時的動態(tài)軌跡結(jié)果圖。圖2b是本發(fā)明中FFT分解探頭掃查有腐蝕無提離及提離動態(tài)軌跡的結(jié)果圖。圖3a是本發(fā)明中提離0.5mm第二層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷的FFT結(jié)果軌跡及平移后的軌跡曲線圖。圖3b是本發(fā)明中提離1.0mm第二層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷的FFT結(jié)果軌跡及平移后的軌跡曲線圖。圖4a是本發(fā)明中提離0.5mm第三層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷的FFT結(jié)果軌跡及平移后的軌跡曲線圖。圖4b是本發(fā)明中提離1.0mm第三層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷的FFT結(jié)果軌跡及平移后的軌跡曲線圖。圖5a是本發(fā)明中提離0.5mm第二層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷提離抑制前后的曲線圖。圖5b是本發(fā)明中提離1.0mm第二層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷提離抑制前后的曲線圖。圖6a是本發(fā)明中提離0.5mm第三層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷提離抑制前后的曲線圖。圖6b是本發(fā)明中提離1.0mm第三層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷提離抑制前后的曲線圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。參見圖1，本發(fā)明的基于快速傅里葉變換動態(tài)軌跡的脈沖渦流檢測方法，包括建立純提離信號數(shù)據(jù)庫104、建立純提離復(fù)頻譜動態(tài)軌跡數(shù)據(jù)庫106、平移被檢件動態(tài)掃描信號動態(tài)軌跡111及合成平移后被檢件動態(tài)掃描信號112。純提離信號數(shù)據(jù)庫104和純提離復(fù)頻譜動態(tài)軌跡數(shù)據(jù)庫106的建立過程：將探頭放置在與被檢件同材質(zhì)試塊的可判定為無缺陷區(qū)域處101，且探頭沒有提離；采集脈沖渦流信號并作為參考信號102用于后續(xù)信號差分。將探頭放置在無缺陷處調(diào)試提離高度103，然后采集信號并保存為純提離信號，建立純提離信號數(shù)據(jù)庫104。提離可以用已知厚度的不導(dǎo)電均勻塑料膜片放在探頭和被檢件表面之間來模擬。對純提離信號數(shù)據(jù)庫中的提離信號進(jìn)行FFT分解105，將分解后的各個諧波頻率的幅值和相位信息同時繪制在復(fù)平面內(nèi)，建立針對各個諧波信號的純提離復(fù)頻譜動態(tài)軌跡數(shù)據(jù)庫106。當(dāng)建立了合適數(shù)量的純提離信號數(shù)據(jù)庫和純提離復(fù)頻譜動態(tài)軌跡數(shù)據(jù)庫后，在檢測過程中就可以以此為基礎(chǔ)來分析缺陷信號。缺陷檢測及抑制提離效應(yīng)的過程：將探頭放置在被檢件表面待檢區(qū)域，采集被檢件的動態(tài)掃描信號107。對被檢件的動態(tài)掃描信號進(jìn)行FFT分解108，將不同諧波的動態(tài)幅值和相位信息同時繪制在相應(yīng)頻率的純提離信號動態(tài)軌跡復(fù)平面內(nèi)。觀察被檢件動態(tài)掃描信號FFT分解后的動態(tài)軌跡點(diǎn)是否位于提離信號FFT分解后的動態(tài)軌跡中的提離為零處109，如果是，表明無提離，進(jìn)行動態(tài)軌跡夾角分析110，觀察各個諧波下被檢件的復(fù)頻譜動態(tài)軌跡與純提離的復(fù)頻譜動態(tài)軌跡是否有夾角。如果出現(xiàn)夾角，則表明缺陷的存在；返回到采集被檢件的動態(tài)掃描信號107；如果否，表明有提離，進(jìn)行動態(tài)軌跡夾角分析110，同樣觀察各個諧波下被檢件的復(fù)頻譜動態(tài)軌跡與純提離的復(fù)頻譜動態(tài)軌跡是否有夾角。如果出現(xiàn)夾角，則表明缺陷的存在。如果同時存在提離和缺陷，首先將被檢件的動態(tài)軌跡平移到純提離信號FFT分解后的復(fù)頻譜動態(tài)軌跡中的提離為零處，得到平移后被檢件動態(tài)掃描信號動態(tài)軌跡111。然后，采用快速傅里葉逆變換(IFFT)，對掃描路徑上同一個采樣點(diǎn)的各次諧波中平移后的軌跡點(diǎn)進(jìn)行合成，則合成后的信號可抑制提離效應(yīng)112。最后，將上述平移后被檢件動態(tài)掃描信號中采樣點(diǎn)的合成信號減去無提離無缺陷時的被檢件參考信號，得到差分信號，用差分信號乘以經(jīng)驗系數(shù)，最后獲得抑制提離效應(yīng)后被檢件缺陷信號113。實施例：以下列舉本發(fā)明的一個較佳具體實施方式?；诳焖俑道锶~變換動態(tài)軌跡的脈沖渦流檢測方法，實施流程如下：1)首先，將探頭放置在與被檢件同材質(zhì)試塊的可判定為無缺陷處101，且探頭沒有提離，采集此時的信號作為參考信號R102,提離高度逐漸增加103,采集N個提離信號，建立純提離信號數(shù)據(jù)庫104，并記為{L(n)；n＝0,1,…,N-1}。例如，提離高度(mm)依次為0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0，產(chǎn)生7個提離信號，n＝0,1,2,3,4,5,6.2)其次，對純提離信號進(jìn)行FFT分解105，將分解后的各個諧波頻率的幅值和相位信息同時繪制在復(fù)平面內(nèi)，建立針對各個諧波信號的純提離復(fù)頻譜動態(tài)軌跡數(shù)據(jù)庫106。3)然后，對于被檢件待測區(qū)域的未知缺陷及未知提離的動態(tài)掃描信號,執(zhí)行下面的操作：①對采集被檢件的動態(tài)掃描信號107進(jìn)行FFT分解108，將不同諧波的動態(tài)幅值和相位信息同時繪制在相應(yīng)頻率的純提離信號動態(tài)軌跡復(fù)平面內(nèi)。②比較被檢件動態(tài)掃描信號和純提離掃描信號的軌跡，判斷是否有提離109，進(jìn)行動態(tài)軌跡夾角分析110缺陷的存在與大小。③如果同時存在提離和缺陷，將被檢件動態(tài)掃描信號動態(tài)軌跡平移到純提離信號FFT分解后的復(fù)頻譜動態(tài)軌跡中的提離為零處，得到平移后掃描被檢件動態(tài)軌跡111。④采用快速傅里葉逆變換(IFFT)，對掃描路徑上同一個采樣點(diǎn)的各次諧波中平移后的軌跡點(diǎn)進(jìn)行合成,得到合成平移后被檢件動態(tài)掃描信號(合成信號C)112。⑤計算經(jīng)驗系數(shù)，用于補(bǔ)償合成信號C減去無提離無缺陷時的被檢件參考信號R而得到的差分信號，最后獲得抑制提離效應(yīng)后被檢件缺陷信號113。經(jīng)驗系數(shù)計算如下：Κ＝αL；式中：L為純提離軌跡和缺陷軌跡的交點(diǎn)距提離零點(diǎn)的距離；K為經(jīng)驗系數(shù)；α是探頭的屬性系數(shù)，和具體的探頭有關(guān)，根據(jù)探頭和帶缺陷試樣的檢測結(jié)果確定；a是交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，b是交點(diǎn)的縱坐標(biāo)；c是提離零點(diǎn)的橫坐標(biāo)，d是提離零點(diǎn)的縱坐標(biāo)。然后，將經(jīng)驗系數(shù)K帶入到如下計算式得到抑制提離效應(yīng)后的脈沖渦流檢測時域差分信號：S＝K*(C-R)；式中：S為抑制提離效應(yīng)后的脈沖渦流檢測時域差分信號；C為合成信號；R為參考信號。圖2a示出了依據(jù)本發(fā)明5倍頻(500Hz)的純提離信號的FFT分解結(jié)果，圖中的數(shù)字是實驗點(diǎn)序號。序號增大提離依次增大；圖2b示出了依據(jù)本發(fā)明5倍頻(500Hz)，有腐蝕無提離信號(位于1.5mm下第二層的Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷)及純提離信號的FFT分解結(jié)果?！唉ぁ碧柺羌兲犭x數(shù)據(jù)庫中的純提離軌跡上的點(diǎn)，“*”號是腐蝕試件檢測時的實驗點(diǎn)。由圖2a和圖2b可以看出，該種顯示是一種類似于傳統(tǒng)的阻抗方法的顯示，提離軌跡和缺陷軌跡具有明顯的夾角，該特征可以用來檢測缺陷。不同的諧波頻率動態(tài)軌跡和缺陷軌跡夾角不同，其中一些諧波頻率動態(tài)軌跡和缺陷軌跡夾角較大，可用來較好地指示缺陷。具體可較好指示缺陷的諧波頻率成分與所用探頭的電磁特性和基波頻率等有關(guān)。在實際檢測中，可根據(jù)帶缺陷試樣的檢測結(jié)果選擇確定這些諧波頻率。圖3a和圖3b示出了依據(jù)本發(fā)明11倍頻(1100Hz),探頭在提離0.5mm和1.0mm的情況下，掃描位于1.5mm下第二層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷的FFT結(jié)果軌跡及平移后的軌跡，并對各軌跡點(diǎn)進(jìn)行二項式擬合。黑色“*”號代表有提離時的結(jié)果軌跡，并用黑色曲線擬合，序號代表移動的順序；黑色“+”號代表平移后的軌跡，并用黑色曲線進(jìn)行擬合。圖4a和圖4b示出了依據(jù)本發(fā)明5倍頻(500Hz),探頭在提離0.5mm和1.0mm的情況下，掃描位于3.0mm下第三層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷的FFT結(jié)果軌跡及平移后的軌跡，并對各軌跡點(diǎn)進(jìn)行二項式擬合。黑色“*”號代表有提離時的結(jié)果軌跡，并用黑色曲線擬合，序號代表移動的順序；黑色“+”號代表平移后的軌跡，并用黑色曲線進(jìn)行擬合。圖5a示出了依據(jù)本發(fā)明提離0.5mm第二層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷掃描軌跡中缺陷正上方幅值最大時采樣點(diǎn)的提離抑制前后的差分信號曲線圖；圖5b示出了依據(jù)本發(fā)明提離1.0mm第二層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷掃描軌跡中缺陷正上方幅值最大時采樣點(diǎn)的提離抑制前后的差分信號曲線圖。圖6a示出了依據(jù)本發(fā)明提離0.5mm第三層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷掃描軌跡中缺陷正上方幅值最大時采樣點(diǎn)的提離抑制前后的差分信號曲線圖；圖6b示出了依據(jù)本發(fā)明提離1.0mm第三層Φ30mm×0.5mm腐蝕缺陷掃描軌跡中缺陷正上方幅值最大時采樣點(diǎn)的提離抑制前后的差分信號曲線圖。由圖5a、圖5b和圖6a、圖6b可以看到，對于不同提離高度和不同埋深的腐蝕缺陷信號，提離抑制后的差分信號曲線與原始差分信號具有很高的重合度，提離效應(yīng)均得到了很好的抑制。