本實用新型基于渦流反射和遠場渦流的透射效應，對常規(guī)的檢測渦流傳感器進行改進，實現(xiàn)對鐵磁性試件的表面缺陷和深層缺陷的檢測，使用鐵磁屏蔽技術提高檢測精度，該實用新型涉及了無損檢測、測試技術和信號處理領域。

背景技術：

隨著世界工業(yè)的快速發(fā)展，鐵磁性材料在石油化工、煤礦行業(yè)、海洋工程等各個領域的廣泛的應用，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的部分。但隨著鐵磁性構(gòu)件服役時間越來越長，因而會具有一定的安全隱患，而發(fā)生的主要因素是腐蝕和磨損。因此，對鐵磁性構(gòu)件的腐蝕、磨損情況及評價管道系統(tǒng)的可靠性和使用壽命，是避免事故發(fā)生的重要的手段之一。現(xiàn)有的檢測方法一般有超聲、射線、漏磁和渦流檢測等檢測技術；然而超聲需要耦合劑，射線需要放射源，漏磁檢測時需要磁飽和裝置，這些某種程度上都限制了檢測技術的發(fā)展。常規(guī)的渦流檢測技術可以用于檢測鐵磁性試件的表面缺陷，而對深層缺陷無法進行有效檢測。遠場渦流檢測是一種新興的電磁無損檢測技術，可以分析被測試件的表面缺陷和深層缺陷，具有穿透深度強、包含信息豐富等特點，對深層缺陷具有較高的檢測精度，因此，結(jié)合傳統(tǒng)的渦流檢測技術和遠場渦流檢測技術的優(yōu)勢應用于對鐵磁性試件的表面缺陷和深層缺陷的檢測。

磁屏蔽技術運用到遠場渦流的檢測中，遠場渦流通過磁屏蔽技術抑制直接耦合通道的能量，用以增強間接耦合磁場信號能量，使得遠場渦流信號經(jīng)過反射和透射兩次穿過鐵磁性材料，提高檢測表面缺陷和深層缺陷的精度和檢測效率。

技術實現(xiàn)要素：

該實用新型主要是針對傳統(tǒng)的渦流在鐵磁性試件中檢測信號受到集膚效應的影響對深層缺陷的檢測效果不佳，提出了一種基于渦流反射與透射的無損檢測系統(tǒng)，豐富了渦流在鐵磁性構(gòu)件中的應用，為鐵磁性試件的在線檢測打下了基礎。

一種基于渦流反射與透射的無損檢測系統(tǒng)，主要包括以下方面：

(1)搭建檢測系統(tǒng)平臺，將鐵磁屏蔽罩(1)、激勵線圈(2)、同軸檢測線圈(3)、遠場渦流檢測線圈(5)通過連桿支架(4)組合成渦流傳感器，并將激勵線圈(2)連接經(jīng)過放大的脈沖信號，同軸檢測線圈(3)和遠場渦流檢測線圈(5)連接鎖相放大器。

(2)根據(jù)鐵磁性試件(6)的幾何大小，設計激勵線圈(2)、檢測線圈(3、5)和鐵磁屏蔽罩(1)。

(3)在鐵磁性試件(6)上制作不同的表面缺陷(7)和深層缺陷(8)，進行缺陷檢測。

(3)設計相應的鎖相放大器，信號發(fā)生和處理電路。

(4)檢測信號以曲線的形式輸出。

所述渦流傳感器布置方式如下：渦流傳感器由激勵線圈(2)和檢測線圈(3、5)兩個部分組成，其中罩有鐵磁屏蔽罩(1)的激勵線圈(2)內(nèi)部置有同軸檢測線圈(3)，激勵線圈(2)和遠場渦流檢測線圈(5)的橫向距離為3倍的線圈直徑，對鐵磁性試件(6)進行檢測時，渦流傳感器不與鐵磁性試件(6)發(fā)生接觸，且與鐵磁性試件(6)外壁保持在10mm的距離。

所述的該檢測系統(tǒng)檢測缺陷的步驟如下：渦流傳感器以均勻的速度從頭部到尾部掃查鐵磁性試件(6)，當經(jīng)過表面缺陷(7)處時，同軸檢測線圈(3)捕捉到渦流在缺陷部位的反射信號，經(jīng)過后續(xù)的放大、濾波、去噪等處理，由采集卡把信號引入到MATLAB進行處理，以曲線的形式來顯示，并與表面缺陷(7)相對應。當經(jīng)過深層缺陷(8)處時，激勵線圈(2)外部的鐵磁屏蔽罩(1)消除直接耦合信號，遠場渦流檢測線圈(5)捕捉到缺陷部位經(jīng)過反射和透射兩次穿過試件的遠場渦流信號，將磁場的變化轉(zhuǎn)化為電壓值，經(jīng)過后續(xù)的放大、濾波、去噪等處理，由采集卡把信號引入到MATLAB進行處理，以曲線的形式來顯示，并與缺陷(8)相對應。

本實用新型的主要技術特點有：

(1)對鐵磁性試件(6)進行檢測時，圓柱形的激勵線圈(2)、的同軸檢測線圈(3)和遠場渦流檢測線圈(5)的軸線平行并位于同一平面，所構(gòu)成的渦流傳感器與鐵磁性試件(6)外壁保持在10mm的距離，實現(xiàn)無接觸檢測。

(2)激勵線圈(2)選用具有高磁導率的空心圓柱形鐵氧體磁芯(11)，在磁芯(11)的外部繞制具有高電導率的紫銅漆包線線圈(10)，繞制線圈(10)的寬度和厚度分別為50mm、20mm，線徑為1mm，這樣不僅能產(chǎn)生較強的渦流場，還可以增加對鐵磁性試件(6)的磁化程度，遠場渦流檢測線圈(5)選用的磁芯和激勵線圈(2)的大小相同、結(jié)構(gòu)一樣，不同之處在于繞制的線圈線徑為0.1mm，繞制厚度為10mm，同軸檢測線圈(3)選用的磁芯(15)大小為激勵線圈的磁芯(11)的一半，繞制的線圈(14)線徑為0.1mm，繞制厚度為5mm，檢測線圈選用較小的線徑可以增加檢測分辨率。

(3)激勵線圈(2)外部罩有壁厚為2mm的鐵磁屏蔽罩(1)，鐵磁屏蔽罩(1)與激勵線圈(2)之間不發(fā)生接觸，鐵磁性材料的磁屏蔽罩(1)對磁場能的吸收以及渦流在屏蔽材料發(fā)生多次反射和折射可以造成初始磁場發(fā)生衰減，消除直接耦合信號，提高檢測的靈敏度。

(4)本實用新型實現(xiàn)了對鐵磁性試件(6)的表面缺陷(7)和深層缺陷(8)的檢測，處理后的結(jié)果用曲線的形式輸出，通過對比和分析來對表面缺陷(7)和深層缺陷(8)進行分類識別和定量分析。

附圖說明：圖1鐵磁性試件檢測系統(tǒng)流程圖

圖2渦流傳感器激勵線圈和同軸檢測線圈示意圖

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式進行進一步說明。

首先，搭建如圖1所示的檢測系統(tǒng)平臺。調(diào)節(jié)直流電源合適的電壓輸入到信號發(fā)生器，產(chǎn)生正弦激勵，通過功率放大器把微弱的信號進行放大，放大后的信號輸入激勵線圈(2)，激勵線圈(2)產(chǎn)生變化的磁場對鐵磁性試件(6)進行磁化；當遇到表面缺陷(7)時，激勵線圈(2)所激發(fā)的渦流信號經(jīng)過反射被同軸檢測線圈(3)所捕捉，產(chǎn)生感應電壓；當遇到深層缺陷(8)時，激勵線圈(2)所激發(fā)的一次磁場受到外部所添加的鐵磁屏蔽罩(1)的作用，直接耦合磁場被消除，二次耦合磁場經(jīng)過反射和透射穿過試件(6)，沿空氣傳播，當磁場再次穿透試件(6)，遠場渦流檢測線圈(5)捕捉到變化的磁場，從而產(chǎn)生感應電壓。由于間接耦合分量經(jīng)過反射和透射兩次穿過試件(6)，因此能夠檢測到更有效的試件深層缺陷(8)信息。檢測到變化的感應電壓經(jīng)過鎖相放大器，后續(xù)的信號進入信號調(diào)理電路進行調(diào)理，對調(diào)理后的信號進行采集并輸入計算機，然后把數(shù)據(jù)引入MATLAB進行分析和處理，最后以曲線的形式輸出脈沖漏磁信號，進行缺陷(7、8)的分類識別與定量分析。

圖2是渦流傳感器激勵線圈和同軸檢測線圈示意圖，外部罩有鐵磁性材料磁屏蔽罩(1)，鐵磁屏蔽罩(1)與激勵線圈(2)之間留有間隙，具有高磁導率的空心圓柱形鐵氧體磁芯(11)有繞制在外層線徑為1mm的銅制線圈(10)，線圈(10)引出的線與焊接點(12)焊接，然后通過引線(13)將激勵線圈(2)的導線引出，同軸檢測線圈(3)的結(jié)構(gòu)尺寸為激勵線圈(2)的一半，在圓柱形鐵氧體磁芯(15)有繞制在外層線徑為0.1mm、厚度為5mm的銅制線圈(14)，線圈(14)引出的線與焊接點(16)焊接，然后通過引線(17)將同軸檢測線圈(3)的導線引出。

以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，本實用新型不限于以上實施例?？梢岳斫猓绢I域技術人員在不脫離本實用新型的基本構(gòu)思的前提下直接導出或聯(lián)想到的其他改進和變化，均應認為包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。