表面硬化深度的渦流檢驗的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一般來說，本發(fā)明涉及檢測系統(tǒng)和方法。更具體來說，本發(fā)明涉及用于檢驗零件的表面(case)硬化深度的渦流檢驗系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如機軸、閥、齒輪、活塞缸體之類的零件往往經(jīng)受熱處理和滲碳，以便在其表層(surface)上產(chǎn)生表面硬化層，從而改進耐磨性。不同零件對于其上的表面硬化層的表面硬化深度一般具有不同要求。因此，需要執(zhí)行檢驗以確定這類零件上的表面硬化深度是否適合于質(zhì)量控制。
[0003]尋求無損評估(NDE)技術(shù)以檢驗零件的表面硬化深度。由于表面硬化區(qū)域中的電導(dǎo)率和導(dǎo)磁率與其它區(qū)域中的電導(dǎo)率和導(dǎo)磁率不同，所以渦流檢驗技術(shù)能夠用于檢驗零件的表面硬化深度。
[0004]在一些應(yīng)用中，禍流方法用于使用環(huán)形(encircling)探頭來檢驗圓筒對象的表面硬化深度。但是，由于渦流探頭安裝在零件周圍，所以它們只可提供與這類零件的平均表面硬化深度有關(guān)的信息而不是局部信息。另外，這類渦流探頭一般用于檢驗圓筒零件的表面硬化深度，而可能不適合于檢驗具有其它形狀的零件的表面硬化深度。
[0005]因此，需要用于檢驗零件的表面硬化深度的新的和改進的渦流檢驗系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]按照本發(fā)明的一個實施例，提供一種用于檢驗零件上的表面硬化深度的多頻渦流(MFEC)檢驗系統(tǒng)。MFEC檢驗系統(tǒng)包括:發(fā)生器，其配置成生成一個或多個多頻激勵信號；以及渦流探頭，其配置成設(shè)置在零件的一側(cè)。渦流探頭包括一個或多個驅(qū)動器和一個或多個拾取傳感器。一個或多個驅(qū)動器配置成接收一個或多個多頻激勵信號，以便在零件中感應(yīng)渦流。一個或多個拾取傳感器配置成檢測零件的局部區(qū)域中的感應(yīng)的渦流，以便生成一個或多個多頻響應(yīng)信號。MFEC系統(tǒng)還包括處理器，處理器配置成接收一個或多個多頻響應(yīng)信號供處理，以便確定零件的局部區(qū)域的表面硬化深度。
[0007]本發(fā)明的另一個實施例提供一種用于檢驗零件上的表面硬化深度的脈沖渦流(PEC)檢驗系統(tǒng)。PEC檢驗系統(tǒng)包括:脈沖發(fā)生器，其配置成生成一個或多個脈沖激勵信號；以及渦流探頭，其配置成設(shè)置在零件的一側(cè)。渦流探頭包括一個或多個驅(qū)動器和一個或多個拾取傳感器。一個或多個驅(qū)動器配置成接收一個或多個脈沖激勵信號，以便在零件中感應(yīng)渦流。一個或多個拾取傳感器配置成檢測零件的局部區(qū)域中的感應(yīng)的渦流，以便生成一個或多個多頻響應(yīng)信號。PEC系統(tǒng)還包括處理器，處理器配置成接收一個或多個多頻響應(yīng)信號供處理，以便確定零件的局部區(qū)域的表面硬化深度。
[0008]本發(fā)明的另一方面還提供一種用于檢驗零件的表面硬化深度的方法。該方法包括:生成一個或多個多頻激勵信號或者一個或多個脈沖激勵信號；提供配置成設(shè)置在零件一側(cè)以接收一個或多個多頻激勵信號或者一個或多個脈沖激勵信號并且輸出一個或多個多頻響應(yīng)信號的渦流探頭；以及處理一個或多個多頻響應(yīng)信號，以便確定零件的局部區(qū)域的表面硬化深度。渦流探頭包括一個或多個驅(qū)動器和一個或多個拾取傳感器。一個或多個驅(qū)動器配置成接收一個或多個多頻激勵信號，以便在零件中感應(yīng)渦流。一個或多個拾取傳感器配置成檢測零件的局部區(qū)域中的感應(yīng)的渦流，并且生成一個或多個多頻響應(yīng)信號。
【附圖說明】
[0009]根據(jù)結(jié)合附圖的以下詳細描述，本公開的上述和其它方面、特征和優(yōu)點將變得顯而易見，在附圖中:
[0010]圖1是按照本發(fā)明的一個實施例的渦流檢驗系統(tǒng)的示意圖；
[0011]圖2是按照本發(fā)明的另一個實施例的渦流檢驗系統(tǒng)的示意圖；
[0012]圖3-7是按照本發(fā)明的多種實施例的渦流探頭和零件的示例布置的示意圖；
[0013]圖8示出使用圖1所示的渦流檢驗系統(tǒng)所得到的示例實驗數(shù)據(jù)；
[0014]圖9示出使用圖2所示的渦流檢驗系統(tǒng)所得到的示例實驗數(shù)據(jù)；以及
[0015]圖10是示意示出測量零件的表面硬化深度的流程圖。
【具體實施方式】
[0016]本文中參照附圖來描述本公開的實施例。在后續(xù)描述中，沒有詳細描述眾所周知的功能或構(gòu)造，以便通過不必要的細節(jié)影響對本公開的理解。
[0017]圖1是按照本發(fā)明的一個實施例的用于檢驗零件100的渦流檢驗系統(tǒng)10的示意圖。本文所使用的術(shù)語“零件”可表示適合于檢驗的任何對象，包括但不限于產(chǎn)品、組件、結(jié)構(gòu)、測試樣本等。在一些應(yīng)用中，零件100可經(jīng)受諸如熱處理過程和滲碳過程之類的一個或多個硬化過程，使得一個或多個硬化層可在零件100的表層(一個或多個)上形成，從而提高其耐磨性。對于某些布置，零件100包括圓筒形狀。在其它示例中，零件100可包括其它形狀，例如矩形形狀或者其它不規(guī)則形狀。
[0018]在一些實施例中，渦流檢驗系統(tǒng)10可配置成檢驗零件100的表面硬化深度(一個或多個)。對于圖1中的布置，渦流檢驗系統(tǒng)10包括多頻渦流(MFEC)檢驗系統(tǒng)。如圖1所示，MFEC系統(tǒng)10包括函數(shù)發(fā)生器11、渦流探頭12和處理器13。
[0019]在一些實施例中，函數(shù)發(fā)生器11配置成生成一個或多個多頻激勵信號并且將其輸出到渦流探頭12中。渦流探頭12配置成接收一個或多個多頻激勵信號，并且在零件100中感應(yīng)渦流，以便生成一個或多個多頻響應(yīng)信號。處理器13配置成分析一個或多個多頻響應(yīng)信號，以便例如使用多頻相位分析(MFPA)算法來確定零件100的表面硬化深度。處理器13的其它描述例如可見于美國專利7，206, 706，通過引用將其完整地結(jié)合于此。
[0020]在一些應(yīng)用中，處理器13可包括用于分析輸入多頻響應(yīng)信號的鎖定放大器。相應(yīng)地，如圖1所示，在一個非限制性示例中，函數(shù)發(fā)生器11還生成具有與相應(yīng)多頻激勵信號相同的頻率的參考信號101，以便在鎖定放大器13中解調(diào)響應(yīng)信號。在某些示例中，可以不采用參考信號。
[0021]對于所示示例，MFEC系統(tǒng)10還包括設(shè)置在渦流探頭12與處理器13之間用于在響應(yīng)信號被輸入到處理器13之前放大多頻響應(yīng)信號的放大器14。另外，MFEC系統(tǒng)10還可包括連接到處理器13以顯示零件100上的表面硬化深度的信息的顯示器15、如液晶顯示器(IXD)。本發(fā)明并不局限于任何特定類型的顯示器。在一些示例中，可以不采用放大器14。可采用多頻渦流裝置來取代函數(shù)發(fā)生器11、處理器13和/或顯示器15。
[0022]圖2是按照本發(fā)明的另一個實施例的渦流檢驗系統(tǒng)10的示意圖。為了易于說明，圖1和圖2中的相同標(biāo)號可指示相似元件。對于圖2所示的布置，渦流檢驗系統(tǒng)10包括脈沖渦流(PEC)系統(tǒng)。
[0023]與圖1的布置相似，PEC系統(tǒng)10包括脈沖發(fā)生器11，脈沖發(fā)生器11配置成生成供給不同頻率的多個脈沖激勵信號并且將其輸出到渦流探頭12中。渦流探頭12配置成接收脈沖激勵信號，并且在零件100中感應(yīng)渦流，以使得生成用于確定零件100上的表面硬化深度的一個或多個多頻響應(yīng)信號。此外，PEC系統(tǒng)10包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器16，模數(shù)轉(zhuǎn)換器16配置成數(shù)字化來自渦流探頭12的響應(yīng)信號，并且將數(shù)字化響應(yīng)信號供給到處理器13。例如，處理器13配置成分析數(shù)字化響應(yīng)信號，以便使用多頻相位分析算法來確定零件100的局部區(qū)域的表面硬化深度。在某些應(yīng)用中，可以不采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器16。
[0024]在一些示例中，PEC系統(tǒng)10可包括連接到處理器13以顯示零件100的表面硬化深度的數(shù)據(jù)的顯示器15、如液晶顯示器(IXD)。
[0025]應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明并不局限于用于執(zhí)行本發(fā)明的處理任務(wù)的任何特定處理器。術(shù)語“處理器”在本文中使用時預(yù)計表示能夠執(zhí)