本實(shí)用新型基于渦流反射和遠(yuǎn)場(chǎng)渦流的透射效應(yīng)，對(duì)常規(guī)的檢測(cè)渦流傳感器進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵磁性試件的表面缺陷和深層缺陷的檢測(cè)，使用鐵磁屏蔽技術(shù)提高檢測(cè)精度，該實(shí)用新型涉及了無(wú)損檢測(cè)、測(cè)試技術(shù)和信號(hào)處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

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(gè)領(lǐng)域的廣泛的應(yīng)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(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，因而會(huì)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(duì)鐵磁性構(gòu)件的腐蝕、磨損情況及評(píng)價(jià)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?，F(xiàn)有的檢測(cè)方法一般有超聲、射線、漏磁和渦流檢測(cè)等檢測(cè)技術(shù)；然而超聲需要耦合劑，射線需要放射源，漏磁檢測(cè)時(shí)需要磁飽和裝置，這些某種程度上都限制了檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。常規(guī)的渦流檢測(cè)技術(shù)可以用于檢測(cè)鐵磁性試件的表面缺陷，而對(duì)深層缺陷無(wú)法進(jìn)行有效檢測(cè)。遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)是一種新興的電磁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，可以分析被測(cè)試件的表面缺陷和深層缺陷，具有穿透深度強(qiáng)、包含信息豐富等特點(diǎn)，對(duì)深層缺陷具有較高的檢測(cè)精度，因此，結(jié)合傳統(tǒng)的渦流檢測(cè)技術(shù)和遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用于對(duì)鐵磁性試件的表面缺陷和深層缺陷的檢測(cè)。

磁屏蔽技術(shù)運(yùn)用到遠(yuǎn)場(chǎng)渦流的檢測(cè)中，遠(yuǎn)場(chǎng)渦流通過(guò)磁屏蔽技術(shù)抑制直接耦合通道的能量，用以增強(qiáng)間接耦合磁場(chǎng)信號(hào)能量，使得遠(yuǎn)場(chǎng)渦流信號(hào)經(jīng)過(guò)反射和透射兩次穿過(guò)鐵磁性材料，提高檢測(cè)表面缺陷和深層缺陷的精度和檢測(cè)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

該實(shí)用新型主要是針對(duì)傳統(tǒng)的渦流在鐵磁性試件中檢測(cè)信號(hào)受到集膚效應(yīng)的影響對(duì)深層缺陷的檢測(cè)效果不佳，提出了一種基于渦流反射與透射的無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)，豐富了渦流在鐵磁性構(gòu)件中的應(yīng)用，為鐵磁性試件的在線檢測(cè)打下了基礎(chǔ)。

一種基于渦流反射與透射的無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)，主要包括以下方面：

(1)搭建檢測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)，將鐵磁屏蔽罩(1)、激勵(lì)線圈(2)、同軸檢測(cè)線圈(3)、遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)線圈(5)通過(guò)連桿支架(4)組合成渦流傳感器，并將激勵(lì)線圈(2)連接經(jīng)過(guò)放大的脈沖信號(hào)，同軸檢測(cè)線圈(3)和遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)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(shè)計(jì)激勵(lì)線圈(2)、檢測(cè)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(jìn)行缺陷檢測(cè)。

(3)設(shè)計(jì)相應(yīng)的鎖相放大器，信號(hào)發(fā)生和處理電路。

(4)檢測(cè)信號(hào)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(lì)線圈(2)和檢測(cè)線圈(3、5)兩個(gè)部分組成，其中罩有鐵磁屏蔽罩(1)的激勵(lì)線圈(2)內(nèi)部置有同軸檢測(cè)線圈(3)，激勵(lì)線圈(2)和遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)線圈(5)的橫向距離為3倍的線圈直徑，對(duì)鐵磁性試件(6)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，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(cè)系統(tǒng)檢測(cè)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(dāng)經(jīng)過(guò)表面缺陷(7)處時(shí)，同軸檢測(cè)線圈(3)捕捉到渦流在缺陷部位的反射信號(hào)，經(jīng)過(guò)后續(xù)的放大、濾波、去噪等處理，由采集卡把信號(hào)引入到MATLAB進(jìn)行處理，以曲線的形式來(lái)顯示，并與表面缺陷(7)相對(duì)應(yīng)。當(dāng)經(jīng)過(guò)深層缺陷(8)處時(shí)，激勵(lì)線圈(2)外部的鐵磁屏蔽罩(1)消除直接耦合信號(hào)，遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)線圈(5)捕捉到缺陷部位經(jīng)過(guò)反射和透射兩次穿過(guò)試件的遠(yuǎn)場(chǎng)渦流信號(hào)，將磁場(chǎng)的變化轉(zhuǎn)化為電壓值，經(jīng)過(guò)后續(xù)的放大、濾波、去噪等處理，由采集卡把信號(hào)引入到MATLAB進(jìn)行處理，以曲線的形式來(lái)顯示，并與缺陷(8)相對(duì)應(yīng)。

本實(shí)用新型的主要技術(shù)特點(diǎn)有：

(1)對(duì)鐵磁性試件(6)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，圓柱形的激勵(lì)線圈(2)、的同軸檢測(cè)線圈(3)和遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)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(shí)現(xiàn)無(wú)接觸檢測(cè)。

(2)激勵(lì)線圈(2)選用具有高磁導(dǎo)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(dǎo)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(qiáng)的渦流場(chǎng)，還可以增加對(duì)鐵磁性試件(6)的磁化程度，遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)線圈(5)選用的磁芯和激勵(lì)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(cè)線圈(3)選用的磁芯(15)大小為激勵(lì)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(cè)線圈選用較小的線徑可以增加檢測(cè)分辨率。

(3)激勵(lì)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(lì)線圈(2)之間不發(fā)生接觸，鐵磁性材料的磁屏蔽罩(1)對(duì)磁場(chǎng)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(chǎng)發(fā)生衰減，消除直接耦合信號(hào)，提高檢測(cè)的靈敏度。

(4)本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了對(duì)鐵磁性試件(6)的表面缺陷(7)和深層缺陷(8)的檢測(cè)，處理后的結(jié)果用曲線的形式輸出，通過(guò)對(duì)比和分析來(lái)對(duì)表面缺陷(7)和深層缺陷(8)進(jìn)行分類識(shí)別和定量分析。

附圖說(shuō)明：圖1鐵磁性試件檢測(cè)系統(tǒng)流程圖

圖2渦流傳感器激勵(lì)線圈和同軸檢測(cè)線圈示意圖

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。

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

圖2是渦流傳感器激勵(lì)線圈和同軸檢測(cè)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(lì)線圈(2)之間留有間隙，具有高磁導(dǎo)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(diǎn)(12)焊接，然后通過(guò)引線(13)將激勵(lì)線圈(2)的導(dǎo)線引出，同軸檢測(cè)線圈(3)的結(jié)構(gòu)尺寸為激勵(lì)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(diǎn)(16)焊接，然后通過(guò)引線(17)將同軸檢測(cè)線圈(3)的導(dǎo)線引出。

以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例。可以理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的基本構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。