專利名稱：一種磁致伸縮導(dǎo)波無損檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磁致伸縮導(dǎo)波無損檢測 方法。
背景技術(shù)：
超聲導(dǎo)波技術(shù)具有單點(diǎn)激勵(lì)，可以檢測一段距離的優(yōu)點(diǎn)，近年來在工業(yè)界得到廣泛應(yīng)用，如申請?zhí)枮?00310123047.9的發(fā)明專利申請公開了一 種使用導(dǎo)波的非破壞性檢査裝置和非破壞性檢查方法(
公開日為2005年2 月2號)；申請?zhí)枮?00610072881.3的發(fā)明專利申請公開了一種對帶粘彈性 包覆層充液管道導(dǎo)波檢測方法(
公開日為2006年9月6號)；申請?zhí)枮?200610144294.0的發(fā)明專利申請公開了一種管道缺陷的超聲導(dǎo)波時(shí)間反轉(zhuǎn) 檢測裝置和方法(
公開日為2007年6月13號)。上述技術(shù)主要圍繞壓電超 聲導(dǎo)波進(jìn)行的，主要集中在如何得到模式較單一的導(dǎo)波。由于磁致伸縮導(dǎo) 波較難獲得單純模態(tài)的導(dǎo)波，導(dǎo)致檢測精度較低，因此基于壓電導(dǎo)波的信 號處理方法很難應(yīng)用于磁致伸縮導(dǎo)波信號處理。磁致伸縮導(dǎo)波檢測技術(shù)不 僅具有導(dǎo)波技術(shù)的單點(diǎn)激勵(lì)可以實(shí)現(xiàn)檢測一定距離的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)磁致伸縮 導(dǎo)波檢測技術(shù)的具有非接觸特點(diǎn)。申請?zhí)枮?6193606.1的發(fā)明專利申請公 開了一種利用磁致伸縮傳感器的管道和管子無損檢驗(yàn)方法(
公開日為2003 年6月18號)，其中對磁致伸縮傳感器的激勵(lì)單元(發(fā)射器)和接收單元 (接收器)進(jìn)行了介紹，激勵(lì)單元和接收單元均由線圈和直流磁鐵組成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種磁致伸縮導(dǎo)波無損檢測方法，該方法可以提咼檢測精度° 本發(fā)明提供的磁致伸縮導(dǎo)波無損檢測方法，其步驟包括(1) 將磁致伸縮導(dǎo)波傳感器激勵(lì)單元和接收單元分別安裝在無缺陷標(biāo) 樣構(gòu)件上，采集接收單元的感應(yīng)電信號，采集持續(xù)時(shí)間為T。，獲取一組無 缺陷標(biāo)樣的測量信號XQ，其中TQ的取值由構(gòu)件長度和檢測范圍決定；(2) 取測量信號XQ中導(dǎo)波第一次通過接收單元感應(yīng)信號的極大值或 極小值作為數(shù)據(jù)的起始點(diǎn)，截取時(shí)間長度為l的數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)信號Xp其中，截取時(shí)間長度r,二2D/F， V為導(dǎo)波在構(gòu)件中的傳播速度，D為接收 單元與無缺陷標(biāo)樣構(gòu)件端部的距離；_ (3)將上述磁致伸縮導(dǎo)波傳感器激勵(lì)單元和接收單元分別安裝在被測 構(gòu)件上，并使接收單元與被測構(gòu)件端部的距離為D，再發(fā)送激勵(lì)信號至激 勵(lì)單元中，采集接收單元的感應(yīng)電信號，采集時(shí)間為To，獲取一組被測構(gòu) 件的測量信號X2;(4) 在測量信號X2中導(dǎo)波第一次通過接收單元感應(yīng)信號的極大值或極 小值作為數(shù)據(jù)的起始點(diǎn)，截取時(shí)間長度為T,的數(shù)據(jù)作為一組檢測信號X3;(5) 采用下述方式之一對檢測信號X3進(jìn)行處理a. 將信號X3和&對應(yīng)相減得到信號X4，如果信號X4中存在畸變， 則構(gòu)件上該數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)的位置存在缺陷；b. 將信號X3和Xi中的值分別平方后再對應(yīng)相減得到信號X5，如果信號X5中存在畸變，則構(gòu)件上該數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)的位置存在缺陷。本發(fā)明的原理是當(dāng)磁致伸縮導(dǎo)波在構(gòu)件中以群速度進(jìn)行傳播，由于缺陷及其他非規(guī)則結(jié)構(gòu)的存在，彈性波存在反射、折射和透射等變化，從而引起相應(yīng)位置信號波形和傳播能量的變化。本發(fā)明提出的方法就是通過確定的數(shù)據(jù)長度和數(shù)據(jù)起始點(diǎn)，在實(shí)際檢測信號中提取一組信號與一組無缺陷標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行差分，通過對差分后的信號進(jìn)行分析，根據(jù)波形形狀變化和能量變化，從而實(shí)現(xiàn)構(gòu)件中缺陷的檢測。由于采用上述的信號處理方法， 將信號中原來不可分辨的小缺陷信號處理成可輕易分辨出缺陷的信號，從而實(shí)現(xiàn)了原本無法檢測的小缺陷檢測，提高了檢測的精度。


圖1為信號處理流程圖；圖2為無缺陷標(biāo)樣鋼棒的原始信號；圖3為無缺陷原始信號截取后的信號；圖4為實(shí)測鋼棒的原始信號；圖5為實(shí)測鋼棒原始信號截取后的信號；圖6為實(shí)測信號和標(biāo)樣信號截取后直接相減后的信號；圖7為缺陷處信號峰峰值與截面積損失之間的關(guān)系曲線；圖8為實(shí)測信號和標(biāo)樣信號截取后平方再相減的信號。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)例詳細(xì)對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。 如圖1所示，本發(fā)明方法包括以下步驟 (1 )將磁致伸縮導(dǎo)波傳感器激勵(lì)單元和接收單元分別安裝在無缺陷標(biāo) 樣構(gòu)件上，采集接收單元的感應(yīng)電信號，采集持續(xù)時(shí)間為Io，獲取一組無缺陷標(biāo)樣的測量信號XQ，其中Tc的取值由構(gòu)件長度和檢測范圍決定，如根 據(jù)檢測需要，To取值范圍可以在2ms 200ms之間。(2) 取測量信號Xo中導(dǎo)波第一次通過接收單元感應(yīng)信號的極大值或 極小值作為數(shù)據(jù)的起始點(diǎn)，截取時(shí)間長度為T,的數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)信號X,,其 中，截取時(shí)間長度^=2￡>/「， V為導(dǎo)波在構(gòu)件中的傳播速度，D為接收單元與無缺陷標(biāo)樣構(gòu)件端部的距離。(3) 將上述磁致伸縮導(dǎo)波傳感器激勵(lì)單元和接收單元分別安裝在被測 構(gòu)件上，并使接收單元與被測構(gòu)件端部的距離為D，再發(fā)送激勵(lì)信號至激 勵(lì)單元中，采集接收單元的感應(yīng)電信號，采集時(shí)間為TQ，獲取一組被測構(gòu) 件的測量信號X2;(4) 在測量信號X2中導(dǎo)波第一次通過接收單元感應(yīng)信號的極大值或極 小值作為數(shù)據(jù)的起始點(diǎn)，截取時(shí)間長度為T,的數(shù)據(jù)作為一組檢測信號X3;(5) 對上述兩組數(shù)據(jù)采用如下方法進(jìn)行判斷a.將信號X3和Xt對應(yīng)相減得到信號X4，如果信號X4中存在畸變，則 構(gòu)件上對應(yīng)位置存在缺陷。通常根據(jù)信號幅值的變化判斷信號是否存在畸 變，如信號峰峰值大于噪聲峰峰值的1.5倍則認(rèn)為信號存在畸變；根據(jù)缺陷 處信號的峰峰值與構(gòu)件截面積損失的線性關(guān)系，利用信號的峰峰值確定被 測構(gòu)件截面積的損失量。b.將信號X3和&中的值平方后再對應(yīng)相減得到信號X5，如果信號 X5中存在畸變，則構(gòu)件上對應(yīng)位置存在缺陷。以下結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容提供一個(gè)實(shí)施例。標(biāo)樣構(gòu)件和待測構(gòu)件均為長4300mm、直徑為18mm的鋼棒，激勵(lì)單元 與構(gòu)件端部相距2300mm，接收單元與檢測端部相距1300mm，導(dǎo)波波速 5200米/秒。激勵(lì)單元為寬6mm，內(nèi)徑22mm，匝數(shù)20匝，用線徑為0.5mm 的漆包銅線繞制而成的線圈；接收單元為寬3mm，內(nèi)徑22mm，距數(shù)60匪， 用線徑為O.lmm的漆包銅線繞制而成的線圈。首先利用公式i; =2"/「得 到截取數(shù)據(jù)的時(shí)間長度為0.5ms。利用磁致伸縮導(dǎo)波激勵(lì)單元和接收單元， 在無缺陷的標(biāo)樣鋼棒獲得的檢測信號如圖2所示，其中包括電磁脈沖信號 Mp第一次通過接收傳感器的信號S,。取導(dǎo)波第一次通過接收單元感應(yīng)信 號Si極大值作為數(shù)據(jù)的起始點(diǎn)，數(shù)據(jù)時(shí)間長度為0.5ms，得到該構(gòu)件的基 準(zhǔn)信號如圖3所示。再次將磁致伸縮導(dǎo)波激勵(lì)單元和接收單元安裝在待測 構(gòu)件上，得到的檢測信號如圖4所示，其中包括電磁脈沖信號M2、第一次 通過接收傳感器的信號S2。取導(dǎo)波第一次通過接收單元感應(yīng)信號S2的極大 值作為數(shù)據(jù)的起始點(diǎn)，數(shù)據(jù)時(shí)間長度為0.5ms，得到該構(gòu)件的實(shí)際檢測信號 如圖5所示，從圖5中無法識別缺陷信號。方法一將圖3和圖5的兩組信 號相減，得到如圖6所示的處理信號。圖6中噪聲信號的峰峰值為0.2mV， 而信號S3的峰峰值為0.8mV超過噪聲信號的峰峰值的1.5倍0.3mV，所以 確認(rèn)信號S3為畸變信號，檢測構(gòu)件與波形對應(yīng)處存在缺陷。缺陷處信號的 峰峰值與缺陷截面積損失的曲線如圖7所示。截面積損失從3%至33%信 號峰峰值與截面積損失成近似線性關(guān)系，根據(jù)該關(guān)系可實(shí)現(xiàn)缺陷的量化。 方法二將圖3和圖5的兩組信號平方后相減，得到如圖8所示的處理信號。 圖8中噪聲信號的峰峰值為0.08X10—3V V，而信號S4的峰峰值為0.4X 10—3V V超過噪聲信號的峰峰值的1.5倍0.12X 10—3V V，所以確認(rèn)信號 S4為畸變信號，檢測構(gòu)件與波形對應(yīng)處存在缺陷。
權(quán)利要求
1、一種磁致伸縮導(dǎo)波無損檢測方法，其步驟包括(1)將磁致伸縮導(dǎo)波傳感器激勵(lì)單元和接收單元分別安裝在無缺陷標(biāo)樣構(gòu)件上，采集接收單元的感應(yīng)電信號，采集持續(xù)時(shí)間為T0，獲取一組無缺陷標(biāo)樣的測量信號X0，其中T0的取值由構(gòu)件長度和檢測范圍決定；(2)取測量信號X0中導(dǎo)波第一次通過接收單元感應(yīng)信號的極大值或極小值作為數(shù)據(jù)的起始點(diǎn)，截取時(shí)間長度為T1的數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)信號X1，其中，截取時(shí)間長度T1＝2D/V，V為導(dǎo)波在構(gòu)件中的傳播速度，D為接收單元與無缺陷標(biāo)樣構(gòu)件端部的距離；(3)將上述磁致伸縮導(dǎo)波傳感器激勵(lì)單元和接收單元分別安裝在被測構(gòu)件上，并使接收單元與被測構(gòu)件端部的距離為D，再發(fā)送激勵(lì)信號至激勵(lì)單元中，采集接收單元的感應(yīng)電信號，采集時(shí)間為T0，獲取一組被測構(gòu)件的測量信號X2；(4)在測量信號X2中導(dǎo)波第一次通過接收單元感應(yīng)信號的極大值或極小值作為數(shù)據(jù)的起始點(diǎn)，截取時(shí)間長度為T1的數(shù)據(jù)作為一組檢測信號X3；(5)采用下述方式之一對檢測信號X3進(jìn)行處理a.將信號X3和X1對應(yīng)相減得到信號X4，如果信號X4中存在畸變，則構(gòu)件上該數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)的位置存在缺陷；b.將信號X3和X1中的值分別平方后再對應(yīng)相減得到信號X5，如果信號X5中存在畸變，則構(gòu)件上該數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)的位置存在缺陷。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(5)中方式 (a)中，利用信號的峰峰值確定被測構(gòu)件截面積的損失大小。
全文摘要
本發(fā)明屬于無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種磁致伸縮導(dǎo)波無損檢測方法。本發(fā)明通過確定的數(shù)據(jù)長度和數(shù)據(jù)起始點(diǎn)，分別在無缺陷標(biāo)樣信號和實(shí)際檢測信號中提取一組信號作為基準(zhǔn)信號和檢測信號。方法一將檢測信號與基準(zhǔn)信號進(jìn)行差分得到一組信號，通過判斷信號是否畸變確定缺陷，根據(jù)缺陷處信號的峰峰值與構(gòu)件截面積損失的線性關(guān)系，利用信號的峰峰值確定被測構(gòu)件截面積的損失量。方法二將檢測信號的平方與基準(zhǔn)信號的平方進(jìn)行差分得到一組信號，通過判斷信號是否畸變確定缺陷。由于采用上述的信號處理方法，將信號中原來不可分辨的小缺陷信號處理成可輕易分辨出缺陷的信號，從而實(shí)現(xiàn)了原本無法檢測的小缺陷檢測，提高了檢測的精度。
文檔編號G01N29/14GK101126743SQ200710053208
公開日2008年2月20日 申請日期2007年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月13日
發(fā)明者康宜華, 江 徐, 武新軍, 王良云 申請人:華中科技大學(xué)