專利名稱：一種測(cè)定磁致伸縮導(dǎo)波傳播距離的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鐵磁性材料無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)定磁致伸縮導(dǎo)波(guided waves)傳播距離的方法。
技術(shù)背景磁致伸縮導(dǎo)波檢測(cè)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(cè)一 定距離的優(yōu)點(diǎn)，尤其可以檢測(cè)某些常規(guī)檢測(cè)方法無(wú)法檢測(cè)的部位，同時(shí)由 于磁致伸縮導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)的非接觸特點(diǎn)，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)正在逐步得到應(yīng)用。 申請(qǐng)?zhí)枮?6193606.1的發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種利用磁致伸縮傳感器的管 道和管子無(wú)損檢驗(yàn)方法(
公開日為2003年6月18號(hào))，其中對(duì)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。由于磁致伸縮超聲導(dǎo)波實(shí)現(xiàn)的是遠(yuǎn) 距離非接觸檢測(cè)，那么如何確定導(dǎo)波在構(gòu)件中的傳播距離，從而為可檢測(cè) 的距離提供參考是目前導(dǎo)波檢測(cè)面臨的一個(gè)問(wèn)題。目前大多數(shù)測(cè)定方法是 在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行，采用一個(gè)距離已知的構(gòu)件，通過(guò)測(cè)量其端部反射信 號(hào)的衰減來(lái)確定導(dǎo)波傳播距離，然而現(xiàn)場(chǎng)工況與實(shí)驗(yàn)室有一定差距，從而 引起測(cè)量誤差。此外，申請(qǐng)?zhí)枮?00610028150.9的發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一 種測(cè)量超聲波在金屬熔體中有效傳播距離的方法(
公開日為2006年11月 29號(hào))。該方法主要用于金屬材料加工處理技術(shù)領(lǐng)域，無(wú)論從原理上還是從 方法上都不適合測(cè)定導(dǎo)波傳播距離。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)定磁致伸縮導(dǎo)波傳播距離的方法，該方法 可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)波傳播距離的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，避免傳統(tǒng)導(dǎo)波離線測(cè)定引起的誤差，提 高缺陷定位精度。本發(fā)明提供的測(cè)定磁致伸縮導(dǎo)波傳播距離的方法，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被測(cè)構(gòu)件上；(2) 利用激勵(lì)裝置將激勵(lì)信號(hào)輸送到激勵(lì)單元中，采集接收單元的感 應(yīng)電信號(hào)X1;(3) 保持激勵(lì)單元位置不變的前提下，將接收單元移至被測(cè)構(gòu)件上另 一位置，其移動(dòng)距離為D;(4) 再次利用激勵(lì)裝置將激勵(lì)信號(hào)輸送到激勵(lì)單元中，采集接收單元的感應(yīng)電信號(hào)X2;(5 )利用計(jì)算式『=201g(")得到導(dǎo)波在本構(gòu)件傳播單位距離的衰減 比W， V,為感應(yīng)電信號(hào)Xi中導(dǎo)波第一次通過(guò)接收單元的峰峰值，V2為感應(yīng)電信號(hào)X2中導(dǎo)波第一次通過(guò)接收單元的峰峰值；(6)利用計(jì)算式^1+^^或^2+^^導(dǎo)到導(dǎo)波在被測(cè)構(gòu)件中的傳播距離L，其中閾值T根據(jù)可分辨信號(hào)的幅值來(lái)確定，"為 步驟(2)中激勵(lì)單元與接收單元之間的距離，L2為步驟(3)中激勵(lì)單元 與接收單元之間的距離。本發(fā)明的原理是導(dǎo)波是一種受構(gòu)件幾何形狀和材料特性影響的彈性 波，其衰減規(guī)律表現(xiàn)為線性變化。通過(guò)測(cè)量導(dǎo)波在被測(cè)構(gòu)件上兩點(diǎn)間信號(hào) 的衰減比，從而得到導(dǎo)波在該構(gòu)件傳播的有效距離。傳統(tǒng)導(dǎo)波離線測(cè)定傳 播距離的方法只涉及到構(gòu)件離線時(shí)的工作情況無(wú)法將現(xiàn)場(chǎng)情況綜合到測(cè)定 結(jié)果中，使得測(cè)定結(jié)果不可避免與實(shí)際傳播距離存在較大誤差。利用本發(fā) 明的方法，可直接在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)波傳播距離的測(cè)定，從而避免由于工作情 況不同而引起的誤差。由于傳播距離作為缺陷定位的重要參數(shù)之一，準(zhǔn)確
的傳播距離可以提高缺陷定位精度。


圖1是本發(fā)明方法的檢測(cè)原理圖。圖2是本發(fā)明方法在構(gòu)件上得到激勵(lì)單元距接收單元為"時(shí)的信號(hào)。 圖3是本發(fā)明方法在構(gòu)件上得到激勵(lì)單元距接收單元為L(zhǎng)2時(shí)的信號(hào)。 圖4是本發(fā)明應(yīng)用于鋼管上的安裝示意圖。圖5是本發(fā)明在鋼管上激勵(lì)單元距接收單元為1800mm時(shí)的信號(hào)。 圖6是本發(fā)明在鋼管上激勵(lì)單元距接收單元為2400mm時(shí)的信號(hào)。 圖7是本發(fā)明應(yīng)用于鋼棒上的安裝示意圖。圖8是本發(fā)明在鋼棒上激勵(lì)單元距接收單元為2000mm時(shí)的信號(hào)。 圖9是本發(fā)明在鋼棒上激勵(lì)單元距接收單元為3000mm時(shí)的信號(hào)。 圖10是本發(fā)明應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力鋼絞線上的安裝示意圖。 圖11是本發(fā)明在預(yù)應(yīng)力鋼絞線上激勵(lì)單元距接收單元為2000mm時(shí)的 信號(hào)。圖12是本發(fā)明在預(yù)應(yīng)力鋼絞線上激勵(lì)單元距接收單元為3000mm時(shí)的 信號(hào)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。 本發(fā)明方法原理示意圖如圖1所示。首先將磁致伸縮導(dǎo)波傳感器激勵(lì)單元2和接收單元3分別安裝在被測(cè)構(gòu)件1上，再利用激勵(lì)裝置將激勵(lì)信號(hào)輸送到激勵(lì)單元2中，采集接收單元3的感應(yīng)電信號(hào)Xp其中M,為電磁脈沖信號(hào)，S,為導(dǎo)波第一次通過(guò)接收單元的信號(hào)，被測(cè)構(gòu)件1由鐵磁性材料構(gòu)成且長(zhǎng)度不小于1000mm。保證激勵(lì)單元2位置不變的前提下，將接收單元3移至被測(cè)構(gòu)件1上另一位置，其移動(dòng)距離為D, D的取值范圍可
以為100mm至4000mm，再次利用激勵(lì)裝置將激勵(lì)信號(hào)輸送到激勵(lì)單元2 中，采集接收單元3的感應(yīng)電信號(hào)X2，其中M2為電磁脈沖信號(hào)，S2為導(dǎo)波第一次通過(guò)接收單元的信號(hào)。利用計(jì)算式『=2Qlg(:2W)得到導(dǎo)波在構(gòu)件1傳播單位距離的衰減比W， V,為感應(yīng)電信號(hào)Xi中導(dǎo)波第一次通過(guò)接收單元的峰峰值，V2為感應(yīng)電信號(hào)X2中導(dǎo)波第一次通過(guò)接收單元的峰峰值。利用計(jì)算式丄=丄1+ ￡^2或丄=￡2+^^得到導(dǎo)波在本構(gòu)件中的傳播距離L，其中，閾值T根據(jù)可分辨信號(hào)的幅值來(lái)確定，如標(biāo)準(zhǔn)缺陷回波信號(hào)的峰值或初次通過(guò)信號(hào)后O.lms至0.3ms噪聲峰峰值的2至4倍，Li為步驟(2)中激勵(lì)單元2與接收單元3之間的距離，"為步驟(3)中激勵(lì)單元2與接收單元3之間的距離。以下提供三個(gè)實(shí)施例更進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明方法。 實(shí)施例1待測(cè)構(gòu)件4為長(zhǎng)度3200mm、內(nèi)徑為26mm、外徑為38mm的鋼管，如 圖4所示。激勵(lì)單元5為寬10mm，內(nèi)徑42mm，匝數(shù)為10，用線徑為0.5mm 的漆包銅線繞制而成的線圈；接收單元6為寬10mm，內(nèi)徑42mm，匝數(shù)為 300，用線徑為O.lmm的漆包銅線繞制而成的線圈。首先分別將傳感器激勵(lì) 單元5和接收單元6以穿過(guò)方式安裝在鋼管4上，使得它們之間相距 1800mm，得到信號(hào)波形如圖5所示其中M3為電磁脈沖信號(hào)，S3為導(dǎo)波第 一次通過(guò)接收單元的信號(hào)，由圖5可知第一次通過(guò)信號(hào)S3的峰峰值為 0.888V，然后移動(dòng)接收單元6，使得兩者相距2400mm，得到信號(hào)如圖6所 示其中M4為電磁脈沖信號(hào)，S4為導(dǎo)波第一次通過(guò)接收單元的信號(hào)，由圖6 可知第一次通過(guò)信號(hào)S4的峰峰值為0.870V，從而得到信號(hào)衰減比 -0.2964dB/m，以第一個(gè)通過(guò)的信號(hào)后O.lms時(shí)噪聲峰峰值0.063V的兩倍作 為閾值，得到導(dǎo)波在該構(gòu)件上可傳播距離為59.02m。
實(shí)施例2待測(cè)構(gòu)件7為長(zhǎng)度6000mm、直徑18mm的鋼棒，如圖7所示。激勵(lì)單 元8為寬6mm，內(nèi)徑22mm,匝數(shù)為20，用線徑為0.5mm的漆包銅線繞制 而成的線圈；接收單元9為寬3mm，內(nèi)徑22mm，匝數(shù)為60，用線徑為O.lmm 的漆包銅線繞制而成的線圈。首先分別將傳感器激勵(lì)單元8和接收單元9 以穿過(guò)方式安裝在鋼棒7上，使得它們之間相距2000mm，得到信號(hào)如圖8所示其中M5為電磁脈沖信號(hào)，S5為導(dǎo)波第一次通過(guò)接收單元的信號(hào)，由圖8可知第一次通過(guò)信號(hào)S5的峰峰值為1.117V，然后移動(dòng)接收單元9，使得 兩者相距3000mm，得到信號(hào)如圖9所示其中M6為電磁脈沖信號(hào)，S6為導(dǎo) 波第一次通過(guò)接收單元的信號(hào)，由圖9可知第一次通過(guò)信號(hào)S6的峰峰值為 1.085V,從而得到信號(hào)衰減比-0.2525 dB/m，以第一個(gè)通過(guò)的信號(hào)后的O.lms 時(shí)噪聲的峰峰值0.126V的兩倍作為閾值，得到導(dǎo)波在該構(gòu)件上可傳播距離 為53.32m。實(shí)施例3待測(cè)構(gòu)件10為長(zhǎng)5000mm、直徑15.24mm的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，如圖10 所示。激勵(lì)單元11為寬6mm，內(nèi)徑22mm，匝數(shù)為20,用線徑為0.5mm 的漆包銅線繞制而成的線圈；接收單元12為寬3mm，內(nèi)徑22mm，匝數(shù)為 60，用線徑為0.1mm的漆包銅線繞制而成的線圈。首先分別將傳感器激勵(lì) 單元11和接收單元12以穿過(guò)方式安裝在預(yù)應(yīng)力鋼絞線上，使得它們之間 相距2000mm，得到信號(hào)如圖11所示其中M7為電磁脈沖信號(hào)，S7為導(dǎo)波 第一次通過(guò)接收單元的信號(hào)，由圖11可知第一次通過(guò)信號(hào)S7的峰峰值為 1.129V，然后移動(dòng)接收單元12，使得兩者相距3000mm，得到信號(hào)如圖12 所示其中Ms為電磁脈沖信號(hào)，S8為導(dǎo)波第一次通過(guò)接收單元的信號(hào)，由圖 12可知第一次通過(guò)信號(hào)S8的峰峰值為0.891V，從而得到信號(hào)衰減比 -2.056dB/m，以第一個(gè)通過(guò)的信號(hào)后的O.lms時(shí)噪聲的峰峰值0.085V的兩 倍作為閾值，得到導(dǎo)波在該構(gòu)件上可傳播距離為10.00m。
權(quán)利要求
1、一種測(cè)定磁致伸縮導(dǎo)波傳播距離的方法，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被測(cè)構(gòu)件上；(2)利用激勵(lì)裝置將激勵(lì)信號(hào)輸送到激勵(lì)單元中，采集接收單元的感應(yīng)電信號(hào)X1；(3)保持激勵(lì)單元位置不變的前提下，將接收單元移至被測(cè)構(gòu)件上另一位置，其移動(dòng)距離為D；(4)再次利用激勵(lì)裝置將激勵(lì)信號(hào)輸送到激勵(lì)單元中，采集接收單元的感應(yīng)電信號(hào)X2；(5)利用計(jì)算式<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><mi>W</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mn>201</mn><mi>g</mi><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>V</mi><mn>2</mn> </msub> <mo>/</mo> <msub><mi>V</mi><mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mi>D</mi></mfrac> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id="icf0001" file="A2007100532090002C1.gif" wi="128" he="38" img-content="drawing" img-format="tif"/-->得到導(dǎo)波在本構(gòu)件傳播單位距離的衰減比W，V1為感應(yīng)電信號(hào)X1中導(dǎo)波第一次通過(guò)接收單元的峰峰值，V2為感應(yīng)電信號(hào)X2中導(dǎo)波第一次通過(guò)接收單元的峰峰值；(6)利用計(jì)算式<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><mi>L</mi><mo>=</mo><msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mfrac> <mrow><mn>201</mn><mi>g</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>T</mi> <mo>/</mo> <msub><mi>V</mi><mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mi>W</mi></mfrac> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id="icf0002" file="A2007100532090002C2.gif" wi="155" he="41" img-content="drawing" img-format="tif"/-->或<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><mi>L</mi><mo>=</mo><msub> <mi>L</mi> <mn>2</mn></msub><mo>+</mo><mfrac> <mrow><mn>201</mn><mi>g</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>T</mi> <mo>/</mo> <msub><mi>V</mi><mn>2</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mi>W</mi></mfrac> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id="icf0003" file="A2007100532090002C3.gif" wi="159" he="41" img-content="drawing" img-format="tif"/-->得到導(dǎo)波在被測(cè)構(gòu)件中的傳播距離L，其中，閾值T根據(jù)可分辨信號(hào)的幅值來(lái)確定，L1為步驟(2)中激勵(lì)單元與接收單元之間的距離，L2為步驟(3)中激勵(lì)單元與接收單元之間的距離。
全文摘要
一種測(cè)定磁致伸縮導(dǎo)波傳播距離的方法，屬于鐵磁性材料無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域。本發(fā)明利用磁致伸縮導(dǎo)波傳感器，通過(guò)調(diào)整激勵(lì)單元和接收單元之間的距離，分別得到在不同距離條件下導(dǎo)波通過(guò)接收單元的信號(hào)；利用不同距離下信號(hào)幅值的變化，得到導(dǎo)波在構(gòu)件中單位距離的衰減比，從而計(jì)算出導(dǎo)波在該構(gòu)件中的傳播距離。利用本發(fā)明的方法，可直接在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)波傳播距離的測(cè)定，從而避免由于工作情況不同而引起的誤差。由于傳播距離作為缺陷定位的重要參數(shù)之一，準(zhǔn)確的傳播距離可以提高缺陷定位精度。
文檔編號(hào)G01N29/04GK101126742SQ200710053209
公開日2008年2月20日 申請(qǐng)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(qǐng)人:華中科技大學(xué)