專利名稱：在質量未知的測試物體上平衡渦流陣列系統(tǒng)的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及采用渦流技術的部件檢驗，并且更具體地，涉及處理來自渦流探頭陣列的信號。
背景技術：
在整個說明書中，對相關技術的任何描述絕對不應當視為承認這種技術為廣泛公知的，或者形成了該領域公知常識的一部分。渦流檢驗(inspection)通常用于檢測諸如管或鋼坯的所制造的部件中的缺陷。 一般被稱為渦流探頭的檢驗線圈被定位成靠近要檢驗的工件，并且采用高頻交變電流來驅動，該交變電流又在測試件(test piece)表面附近產生交變磁場。該磁場在測試件的導電表面中感應(induce)渦流，該渦流被渦流探頭感應并測量。如果缺陷或者瑕疵存在于測試件的表面上，渦流的流動將被改變，并且該變化將很容易被渦流探頭檢測到。這些電流變化的幅度和位置隨后可以被分析并記錄，例如，通過測試人員的目視檢查或者通過自動報警算法處理，以確定缺陷或者瑕疵的尺寸和位置。渦流陣列系統(tǒng)包括多個檢驗線圈，布置這些線圈使得有助于特定的檢驗任務。單元件和陣列探頭渦流檢驗系統(tǒng)兩者都要求探頭在掃描前達到平衡，以確保缺陷檢測和尺寸估計是準確的。某些不可避免的變化，諸如精確的探頭放置，線圈組件之間的制造差異或者環(huán)境變量，使得不可能對于給定表面預測渦流探頭中的一個或多個線圈感測的準確阻抗讀數。平衡是一種過程，通過該過程渦流探頭中的每一線圈的參考讀數被測量并記錄。然后從每一線圈感測的所有的隨后測量中減去該參考值，將每一阻抗讀數的基線或者零點拉至零。使渦流探頭中線圈平衡的問題復雜化的原因是測試件中逐單元地發(fā)生改變。諸如冶金差異或幾何變化的某些因素將影響每一測試件的阻抗，并且因此導致對于相同的磁場產生不同的渦流。結果，基線測量將隨測試件而偏移。這對于精確檢測缺陷并測定其大小是有問題的。涉及渦流系統(tǒng)中探頭平衡的第二個復雜性是通常稱為基線漂移的問題。在這種情況下，例如，沿著單個測試件的掃描路徑的冶金、幾何或者溫度的變化導致探頭中的每個渦流線圈看到的基線阻抗讀數在阻抗平面內漂移。雖然這些阻抗變化通?？梢灶A期并且處于制造工藝的容許公差內，它們可能限制渦流檢驗系統(tǒng)的靈敏度并妨礙小缺陷的檢測。在現(xiàn)有技術系統(tǒng)中，由測試件變化以及基線漂移引起的這些基線位移利用高通濾波器來消除，該濾波器將消除所測量的渦流信號的DC分量，因此將測試件的零點移動到零，而不管測試件的內在阻抗，并且僅僅通過被測的渦流信號中的波動，該波動相應于缺陷或者瑕疵。高通濾波器的使用是解決這些問題的一種有效方案，但是它也引入了重大的局限性。雖然測量的渦流信號中的簡短的波動將通過高通濾波器而相對不發(fā)生改變的，相當長的缺陷，諸如可能存在于鋼管或鋼條上的那些缺陷，將無疑被扭曲。這可能影響準確度， 并且在一些情況下，甚至影響缺陷或者瑕疵本身的檢測。此外，不論數字實施或者在模擬電路中實施，具有低到足以使用的截止頻率的高通濾波器將需要相當多的的資源和/或處理時間。在美國專利號4218651提出的方法中公開了這樣一種方法，其利用固定在測試頭內的至少一個渦流探頭，這允許一個探頭或多個探頭圍繞測試件旋轉。該技術及其變形已經成為標準操作規(guī)程，并且對于本領域的技術人員而言應當是公知的。利用這種方法，與測試件的縱軸平行的缺陷將被可靠測量，即使采用高通濾波器來處理原始的測量數據。然而，這種方法總是要求復雜的機械裝置，這將增加成本并降低測試系統(tǒng)的可靠性并且大大限制檢測單元的速度。此外，這種方法僅僅對于圓柱形測試件是有用的。其它有關的以及背景技術可以在美國專利號3152302，4203069,3906357， 4673879,4965519和5371462中找到。上述專利的內容在此引入以供參考。因此，有利的是提供一種處理來自渦流陣列的信號的方法，其消除了測試件之間的不同基線阻抗以及基線漂移的影響，同時不使實際的缺陷數據失真。而且，如果該方法在機械上可簡單實施并且有益于高掃描速率，則是有利的。如果該新方法可應用到具有除了圓形的諸如但不局限于橢圓形、矩形以及六邊形的幾何形狀的橫截面的條狀物上，則其也是有利的。如果該新方法可以不使用過度的系統(tǒng)資源或處理時間而被實施，則其也是有利的。

發(fā)明內容
本公開的目的是克服與現(xiàn)有技術相關的問題。本公開是通過將典型的現(xiàn)有技術中的渦流陣列系統(tǒng)的高通濾波器用被設計成迭代地消除測試件之間的正常阻抗基線位移而不使缺陷讀數失真的處理算法的系統(tǒng)代替而實現(xiàn)上述目的。一起使用時，下面描述的三種算法用于消除渦流探頭感測的基線偏移，同時仍然允許準確地測量縱向缺陷一沿平行于掃描方向的測試件的表面延伸的缺陷。這三種算法的第一種是均值分析校正(MVAC)算法，用于減小由不同測試件的整體平均阻抗位移引起的基線偏移的范圍，并且僅僅當使用渦流陣列探頭時該算法是有用的。 MVAC算法將渦流陣列中每一元件測量的阻抗值進行平均——排除了那些位于設定范圍之外的可能代表合理缺陷或瑕疵的測量——并且使來自每一元件的原始數據讀數位移該平均阻抗值。在本公開的優(yōu)選實施例中，該平均阻抗值對于每個測試件計算一次，并且測試件上的所有隨后測量都位移該數值。通過這種方式，將進行粗略的調整，以將渦流陣列探頭中每一元件所感測的基線阻抗移動到更靠近阻抗平面內的零點，從而大大減小測試件之間潛在基線位移。第二種偏移校正算法為有限初始值校正(LIVC)算法，其專門用于減小渦流陣列探頭中的每一元件所感測的阻抗讀數的分散性。和MVAC算法不同，LIVC算法對于單元件和渦流陣列探頭都是有用的。LIVC算法利用一對操作者定義的平移因子，以便將阻抗讀數位移到更靠近阻抗平面中的零點。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，LIVC算法對每個測試件運行一次，并且為渦流探頭陣列中的每一元件定義一對平移參數(translation parameter)。這些平移參數然后被用于調節(jié)測試件的所有隨后測量。第三種算法為有界迭代偏移校正(BIOC)算法，該算法專門用于對抗基線漂移。 BIOC算法利用固定數值的步長迭代地將來自每次測量的阻抗讀數朝向阻抗平面中的零點調節(jié)。這些調節(jié)步長的數值稱為斜率值，由測試員根據測試條件進行設定，并且通常被選擇為預期基線漂移的平均斜率的兩倍。每當讀數的幅度位于預設閾值的邊界之外時，通過暫停迭代調節(jié)將缺陷測量保存在BIOC算法中。該閾值由測試員根據測試條件來設定，并且通常被設置為剛好低于報警門限(alarm gate)的數值。如同LIVC算法一樣，BIOC算法可以用于單元件以及陣列探頭系統(tǒng)。本公開也提供了一系列渦流探頭平衡或者歸零算法，這些算法專門被設計成有助于本公開的方法。這些方法與BIOC、MVAC和LIVC算法一起提供了一種全面的渦流檢驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)優(yōu)化用于檢查平行于掃描軸的細長缺陷，該細長缺陷在本公開中被稱為縱向缺陷。因此，本公開的目的是提供一種用于處理和解釋從渦流陣列探頭檢驗系統(tǒng)獲取的數據的方法，該方法消除了基線偏移以及基線漂移的問題，而不會損害對縱向缺陷的檢測。本公開的另一目的是該方法在機械上可簡單地實施，并且不要求渦流探頭相對于測試件旋轉。本公開的又一目的是提供一種以有助于采用這些算法的系統(tǒng)的方式來平衡渦流陣列探頭的方法。在本公開的優(yōu)選實施例中，環(huán)形渦流陣列探頭圍繞著測試件定位，該測試件優(yōu)選為細長條條。各個元件感測的阻抗測量首先被位移由MVAC算法確定的平均阻抗值，隨后再次在參數上(parametrically)位移由LIVC算法確定的一組平移參數，以校正任何基線偏移，隨后通過低通濾波器處理，以降低高頻噪聲，并且最后由BIOC算法調節(jié)，以便繼續(xù)校正任何基線漂移。參照附圖，根據本發(fā)明的以下描述，本發(fā)明的其它特點和優(yōu)勢將變得顯而易見。


圖1為示出一種典型的渦流陣列檢驗系統(tǒng)的透視圖； 圖2為本公開的優(yōu)選實施例的渦流檢驗系統(tǒng)的框圖3為均值分析校正(MVAC)算法的圖形表示； 圖4A-4C為有限初始值校正(LIVC)算法的圖形表示； 圖5A為示出有界迭代偏移校正(BIOC)算法的流程圖； 圖5B為有界迭代偏移校正(BIOC)算法的數學表示；
圖6為將有界迭代偏移校正(BIOC)算法與典型的高通濾波器對模擬的原始數據的效果進行比較的曲線圖7A-7C為示出本公開的三種平衡算法的流程圖。
具體實施例方式在現(xiàn)有技術的渦流檢驗系統(tǒng)中，在原始測量數據上使用高通濾波器，以消除渦流探頭陣列中的元件感測的任何DC偏移。該DC偏移可以來自于各種來源，諸如但不限于測試過程中的溫度變化以及測試件之間的冶金或幾何差異，并且可以不利地影響檢驗過程。高通濾波器非常適于消除該DC偏移，然而，在某些條件下，該相同的濾波器可能使測量數據失真，并且妨礙對缺陷的分析和檢測。而且傳統(tǒng)的高通濾波器不能把測試件上相當長的缺陷從DC偏移中區(qū)分開，大大增加了根本不能檢測出缺陷的可能性。本公開的方法組合起來消除對這種高通濾波器的需要。圖1示出了一種采用本公開的方法的典型渦流檢驗系統(tǒng)。多個渦流線圈101被布置在繞測試件103的環(huán)形陣列102中。該測試件103被顯示成具有兩個缺陷。第一缺陷 105為相對較小的缺陷，垂直于渦流探頭掃描方向定向，并且在該缺陷上獲取的掃描數據將有可能通過現(xiàn)有技術的渦流檢驗系統(tǒng)的高通濾波器而不會發(fā)生重大失真。然而，第二缺陷 104相當長，并且平行于渦流探頭掃描方向定向。在該第二缺陷104的情況下，從掃描中獲得的數據將很可能由于使用高通濾波器而失真。接口電纜106將來自設備組件107的激勵信號傳送到渦流陣列102并且將渦流陣列102感測的測量信號傳送回該設備組件107，在設備組件107將使用本發(fā)明的方法處理所接收的數據。根據渦流檢驗系統(tǒng)的復雜性，設備組件107通常為手持式設備或基于PC的系統(tǒng)。圖2通過使用簡化框圖示出了本公開的優(yōu)選實施例，其將在圖1的渦流檢驗系統(tǒng)內運行。盡管本公開下面的討論專門談及圖2中示出的實施方式，但本公開并不限于此。本公開的方法可應用到其它實施方案，包括但不限于沒有低通濾波器212的實施方式以及其中MVAC算法206在每一測試件201上運行多于一次的實施方式。本發(fā)明的方法也可應用到其它的渦流探頭陣列配置中，諸如但不限于線性的、楔形的以及矩形的和其它測試物體， 諸如但不限于管焊縫(pipe weld)、金屬板以及有形狀的耦合件。當渦流陣列探頭202掃描測試件201時，從其接收的測試信號通過模擬電路204 而被處理并數字化。用于處理并數字化來自渦流陣列探頭202的原始模擬信號的許多方法對于本領域技術人員是公知的，并且不專門限于本公開的方法。接近傳感器203檢測新測試件的前沿，并且警告接近檢測器塊205。接近檢測器塊隨后將使得來自MVAC算法塊206 和LIVC算法塊209的新調節(jié)參數能夠分別加載到寄存器207和210中以便使MVAC和LIVC 裝置同步。MVAC算法塊206粗略測量新測試件的基線阻抗，并且該數值——在本公開中被稱為平均阻抗位移值——用于使隨后的每一個數據點移位，補償新測試件上存在的整體平均阻抗變化。LIVC算法塊209為渦流探頭陣列202中的每一個元件計算一組平移參數，并且使用這些數值調節(jié)隨后的每個讀數，大大減小了渦流探頭陣列的不同元件之間測量讀數的分散性。MVAC算法206和LIVC算法209以及平均阻抗位移值和LIVC平移參數之間的相關性在下面隨后的部分中詳細討論。數字化的數據通過低通濾波器塊212，以消除渦流陣列探頭202感測的任何高頻噪聲。隨后通過由BIOC算法213計算的偏移校正因子來調節(jié)濾波后的數據。BIOC算法213 迭代地調節(jié)測試件201的基線阻抗(如渦流陣列探頭202感測的)至阻抗平面中的零點。為了防止?jié)撛诘娜毕輸祿д妫敂祿x數超過指定閾值時，暫停該迭代調節(jié)過程。下面在隨后的部分中詳細討論BIOC算法213以及校正因子的計算。一旦被BIOC算法213校正，經過調節(jié)的探頭數據繼續(xù)傳到設備電路216，在設備電路216它可以被其它數字信號處理算法分析，顯示給用戶，儲存起來供以后分析，或者相對于報警算法而進行核對。MVAC 算法
測試件之間的整體基線阻抗變化的一個重要來源來自于測試件本身之間的冶金和幾何變化。即使在測試前采用精確的標準或者參考平臺(golden unit)來完全校準并平衡渦流陣列檢驗系統(tǒng)的理想情況下，例如，制造工藝的變化或環(huán)境溫度的改變將無疑會導致渦流探頭感測的基線阻抗的差異。這些不可避免的阻抗差異代表對渦流檢驗系統(tǒng)敏感度的重大阻礙，并且因此在每個新測試件開始時，需要一種算法來最小化這些整體平均阻抗位移。圖3示出了該新算法，在本公開中稱為均值分析校正(MVAC)算法。當新測試件被渦流檢驗系統(tǒng)的接近傳感器檢測時，來自渦流探頭陣列的每一元件的阻抗測量被平均，以計算新測試件的基線阻抗值——由虛十字302來表示。為了防止測試件中的任何缺陷或者損壞的陣列元件錯誤地使該計算值偏離，僅僅那些落入由虛線圈301表示的預定范圍內的讀數被包含在計算中。黑色圓圈304代表在該計算中使用的讀數。灰色圓圈305代表可能的缺陷或者不好的讀數，并且從該計算中去除。通過取有效阻抗讀數的均值或中值來計算平均阻抗位移值，該值代表計算的基線阻抗值302和阻抗平面中的“零點”之間的增量，由實十字303表示。然后對于測試掃描的剩余部分將在測試件上進行的所有隨后測量(包括預定范圍301外的那些)都位移該增量值。如可以從圖3中看到的，該位移大大減小了新測試件的基線阻抗偏移。LIVC 算法
如可以從圖3看到的，MVAC算法是一種將渦流探頭陣列的元件所感測的整體平均阻抗位移到阻抗平面303中的零點的有效方法。然而，來自每一元件的各個阻抗讀數304仍然廣泛地分散于零點303周圍。這種分散為渦流探頭中的每一單個元件感測的局部冶金和幾何變化的結果。需要一種算法在單個元件的基礎上來調節(jié)測試件之間的這些偏移變化。圖 4A-4C剛好示出了這種算法有限初始值校正(LIVC)算法。與MVAC算法一起使用，LIVC算法可以用于通過最小化阻抗平面中的測量分散性而進一步減小渦流測量數據的基線偏移。圖4A表示已經由MVAC算法處理過的測量數據。阻抗平面401中的每個黑色圓圈 402代表來自渦流探頭陣列的元件的阻抗測量。由MVAC算法進行的校正已經確保了阻抗讀數一般以零點403為中心，然而在測量讀數402之間仍然存在相當大的分散性。圖4B示出了 LIVC算法的應用。由測試員來設定一對稱為X 404和Y 405的平移因子。如可以從圖4B中所看到的，X平移因子404在阻抗平面401內定義了關于垂直軸對稱的矩形區(qū)域406，，并且Y平移因子405定義了關于水平軸對稱的類似區(qū)域407。這些平移因子用于在參數上調節(jié)每一阻抗讀數402，并且為渦流探頭陣列中的每一元件定義一組平移參數——由箭頭408和409表示。落在陰影區(qū)域406和407之外的測量在水平方向和垂直方向上朝著零點403分別被位移X 404和Y 405平移因子。落入水平陰影區(qū)域407內而未落入垂直陰影區(qū)域406內的測量在垂直方向被位移到水平軸，并且在水平方向上朝著零點位移X平移因子404。同樣地，落在垂直陰影區(qū)域406內而未落入水平陰影區(qū)域407內的測量在水平方向上被位移到垂直軸，并且在垂直方向朝著零點位移Y平移因子405。最后， 落在水平陰影區(qū)域407和垂直陰影區(qū)域406內的測量精確地被位移到零點403。探頭每次位移的幅度和方向——這是渦流探頭陣列中的每一元件獨有的——被定義為用于每一元件的平移參數，并且再次最好用箭頭408和409表示。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，LIVC算法對每個測試件運行一次，儲存用于渦流探頭陣列的整組平移參數，并且對于測試掃描的剩余部分，通過那些參數調節(jié)所有隨后的讀數。圖4C表示已被LIVC平移參數調節(jié)后的測量數據。測量讀數402仍以零點403為中心，但是現(xiàn)在更緊緊地聚集在該點周圍，大大減小了基線偏移。BIOC 算法
MVAC和LIVC算法共同工作，以校正渦流陣列檢驗系統(tǒng)中不同測試件之間的任何基線阻抗變化。然而，它們對于校正沿著各個測試件的掃描軸觀察到的阻抗變化絲毫不起作用。 沿著測試件掃描軸的阻抗非一致性可以導致通稱為基線漂移的現(xiàn)象，其中渦流探頭感測的基線阻抗趨于在掃描過程中在阻抗平面內漂移。在系統(tǒng)中沒有對此進行校正的高通濾波器，需要一種新的算法來專門解決基線漂移。通過以由恒定的預定斜率值定義的較小的迭代步長朝著阻抗平面中的基線或者零點驅動從渦流探頭陣列中的每個元件所感測的數據信號，來執(zhí)行有界迭代偏移校正 (BIOC)算法。對于幅值大于預定閾值因而暗示有潛在缺陷的測量，暫停該驅動調節(jié)以保存測量數據。該斜率值通常被選擇為預期的基線漂移的平均斜率的兩倍。對于給定的測試設置，這對于測試員而言是公知的數值，并且當首次安裝渦流檢驗系統(tǒng)時通常根據經驗確定。 該閾值通常被選擇為剛好低于報警設置的數值，以提供被視為基線漂移誤差的讀數與被視為合理缺陷的讀數之間的某種滯后。再次，當渦流檢驗系統(tǒng)被首次安裝時，該閾值和報警設置之間所要求的增量通常根據經驗確定。通過消除或大大降低測量信號上的高頻噪聲，使用低通濾波器(如圖2所示)可以大大降低該閾值和報警設置之間的所要求的增量。圖5A以流程圖的方式給出了 BIOC算法，而圖5B以數學方式給出了該算法。這些圖中的任一個或者兩個都應當被用于幫助下面對BIOC算法的詳細討論。在每次測量后，校正因子(Cn)被加到原始數據點(Xn)上以產生校正值(Yn)。在算法的第一循環(huán)中(η=0)，基于第一原始數據點( )的符號初始化校正因子(Ctl)15如果第一原始數據點( )為正，代表讀數高于基線或者處于阻抗平面的上部兩個象限內，則校正因子 (Ctl)被初始化到負的預設斜率值(-S)。如果第一原始數據點Utl)為負，代表讀數低于基線或者位于阻抗平面的下部兩個象限內，則校正因子(Ctl)被初始化到預設的斜率值(S)。在正常條件下——當先前的校正數值(Ylri)的幅度處于設定的閾值范圍內時—— 每次被加到原始數據點(Xn)之前調節(jié)校正因子(Cn)。這種調節(jié)是基于先前校正值(Ylri)的符號。如果先前的校正值(Ylri)為正，代表讀數高于基線或者處于阻抗平面的上部兩個象限內，則將校正因子(Cn)減小斜率值。如果先前的校正值(Ylri)為負，代表讀數低于基線或者處于阻抗平面的下部兩個象限內，則將校正因子(Cn)增加斜率值。通過這種方式，渦流探頭所感測的任何信號漂移，正的或者負的，將在最初幾次測量過程中被抵償掉。與該正常運算相反，當先前的校正值(Ylri)的幅度位于設定的閾值范圍之外—— 很可能暗示測試件中的缺陷——不對校正因子(Cn)進行調節(jié)，并且使用先前的校正因子值 (Cm)。通過這種方式，校正算法將保存任何潛在的缺陷數據，同時仍維持DC偏移補償。圖6通過將模擬的阻抗讀數繪圖為一維標量值(來自渦流探頭陣列中的單個元件的信號的垂直分量)用圖形示出了 BIOC算法的功能。短的虛曲線601代表原始的未校正的數據，其顯示了穩(wěn)定的并且恒定的基線漂移(大約0. 1計數(count)/測量)。實曲線602代表采用BIOC算法校正過的模擬數據。對于最初的四十次測量，基線漂移被補償，并且基線阻抗被保持在零點附近，并且保持在那里直到檢測到缺陷。在那個點(在測量#40處)，偏差校正調節(jié)值保持恒定，并且不改變缺陷數據測量，如可通過將實曲線602的形狀與短虛曲線601的形狀在測量#40和測量#58之間對比而觀察到的。注意缺陷一旦通過，重新開始對校正值的迭代調節(jié)，并且基線偏移很快返回到零點。為了對比，長的虛曲線603代表通過典型的高通濾波器處理過的模擬數據?；€漂移被消除了，但測量#40和#58之間的缺陷數據被大大失真。渦流陣列探頭平衡
在前面的部分中公開的MVAC、LIVC和BIOC算法用于校正與沿著測試件或測試件之間的阻抗變化有關的基線偏移。然而，所有的這三種算法要求渦流測試探頭在測試開始前被合理地平衡，使得可以知道渦流探頭所感測的任何相當大的基線偏移僅僅來自于測試件阻抗變化。假定是這樣，可合理地假定采用本公開算法的渦流測試系統(tǒng)將比現(xiàn)有技術的系統(tǒng)要求更精確的探頭平衡。為了提供此，公開了下面三種渦流探頭平衡算法，這些算法執(zhí)行簡單，并且可以采用質量未知的測試件進行。圖7A-7C通過一系列流程圖示出了三種渦流探頭平衡或者歸零算法。所有的這三種算法平衡了渦流陣列探頭，而不需要理想的測量標準或者參考平臺，并且因此可以方便地比現(xiàn)有的平衡算法更經常地運行。對于下面的論述，假定渦流檢測系統(tǒng)已經首先被校準，使得任何實際的缺陷——即測試件上的合理物理缺陷而非不適當的探頭平衡的錯誤假象——將出現(xiàn)在阻抗平面的正半部分。這種校準過程對于本領域技術人員應當是公知的。 采用這種設置，信號的正包絡可以用于缺陷檢測，并且其負包絡可以用于渦流陣列探頭平衡質量確認。在具有已知缺陷的樣本上平衡渦流探頭的方法在本領域中是已知的。一個示例示出在由加拿大原子能(Atomic Energy of Canada)出版的1981年11月第1卷中的“Eddy Current Testing manual on Eddy Current Method，，中，其全部內容在此通過弓丨用而被并入。特別地，讀者的注意力被引向第83頁和小標題為“Balance Point from Nominal Thickness” 的圖 5. 20。圖7A所示的第一種方法在其中可能并且方便地在行中掃描并且?guī)状涡D一個測試件的測試情形下是有用的。最初采用未確定質量的測試件平衡渦流陣列的元件。相同的測試件隨后被返回到檢驗過程的起點并旋轉。旋轉的角度是任意的，只要單個渦流陣列元件檢驗與首次檢驗期間不同的測試件部分即可。如果在第二次檢驗過程中在主要端 (leading extremity)上的平衡區(qū)中檢測到細長缺陷，則丟棄測試樣品，并且用下一個測試樣品重復該過程，直到在平衡區(qū)中檢測不到缺陷為止。圖7B所示的第二種方法在測試件可以僅被測試一次并且在其首次且唯一一次測試掃描后必須立刻確定測試件質量的測試情形下是有用的。最初使用未確定質量的第一測試件平衡渦流陣列元件。該第一個測試件隨后被視為有缺陷的并且被丟棄到廢物箱 (failure bin)中。第二測試件隨后被檢測。如果完成了對第二測試件的掃描，而渦流探頭陣列的任何元件都未提供延伸進入阻抗平面的負半部分中的輸出，則隨后第二測試件被視為通過，并且渦流探頭被視為平衡。然而，如果任何一個探頭陣列測量延伸進入阻抗平面的負半部分中，則假定在第一測試件上出現(xiàn)了不合適的平衡。停止對第二測試件的掃描，并且(利用第二測試件)重新平衡渦流陣列的元件。第二測試件隨后被視為有缺陷的，并且被丟棄到廢物箱中。隨后選擇第三測試件，并且重復確認掃描過程。循環(huán)繼續(xù)直到在平衡循環(huán)后掃描測試件，而渦流探頭陣列的任何元件不產生負測量。圖7C示出的第三種方法在測試件可以僅被測量一次但確定該測試件的質量可以推遲到直到已掃描第二測試件的測試情形下是有用的。最初采用未確定質量的第一測試件平衡渦流陣列的元件。該第一測試件隨后被放在一邊(set aside)，并且檢驗第二測試件。 如果完成了對第二測試件的掃描，而渦流探頭陣列的任何元件都不提供延伸到阻抗平面的負半部分中的輸出，則第一和第二測試件都被視為通過，并且渦流探頭被視為平衡。然而， 如果任何探頭陣列測量確實延伸進入阻抗平面的負半部分中，則假定在第一測試件上已經發(fā)生不合適的平衡。停止對第二測試件的掃描，并且(利用第二個測試件)重新平衡渦流陣列的元件。第一測試件隨后被視為有缺陷的，并且被丟棄到廢物箱中，而第二測試件被放到一邊。隨后選擇第三測試件，并且重復確認掃描過程。該循環(huán)持續(xù)直到在平衡循環(huán)后掃描測試件，而渦流探頭陣列的任何元件都不產生負測量。盡管已經關于特定的實施例描述了本發(fā)明，但對本領域的技術人員而言，許多其它的改變和修改以及其它的用途將會是顯而易見的。因此，優(yōu)選地本發(fā)明不限于這里的具體公開。
權利要求
1.一種用于平衡渦流陣列探頭的各個元件以及隨后使用平衡的陣列探頭來檢查物理缺陷未知的多個測試物體的方法，該方法包括步驟提供已被校準后的渦流陣列探頭，使得任何所述測試物體上的物理缺陷出現(xiàn)在測試結果的阻抗平面的正半部分中；通過向被掃描的測試物體施加測試信號并接收來自被掃描的測試物體的測試結果，來掃描具有已知質量的所述測試物體中的至少一個；通過檢查任何測試結果是否出現(xiàn)在阻抗平面的負半部分中，來驗證所述各個元件已經針對正確的定位被平衡，其中任何測試結果出現(xiàn)在阻抗平面的負半部分中是各個元件還未被正確地平衡的指示；如果在驗證步驟中確定探頭未被平衡，則通過調整該探頭定位直到其被驗證步驟確定為平衡為止，來平衡該探頭；以及利用經過平衡步驟之后的所述陣列來掃描所述測試物體中的其它測試物體以檢測缺陷。
2.根據權利要求1所述的方法，包括在所述測試物體中的單個測試物體上通過在所述單個測試物體上的給定區(qū)域處進行測試來執(zhí)行對所述各個元件的所述平衡；以及相對于所述陣列探頭旋轉所述單個測試物體來在所述區(qū)域處驗證所述平衡；以及在驗證了所述陣列探頭已被平衡后，隨后通過在所述單個測試物體上的其它區(qū)域處對缺陷進行測試來掃描所述單個測試物體以檢測缺陷。
3.根據權利要求1所述的方法，包括在所述測試物體中的第一測試物體上開始所述平衡并且通過使用所述測試物體中的另一個測試物體來驗證所述陣列已被正確地平衡，以及在這樣的驗證后，繼續(xù)掃描所述測試物體中的其它測試物體以檢測缺陷，所述平衡、驗證和掃描被執(zhí)行為使得每個測試物體經受由所述陣列探頭執(zhí)行的僅單個測試。
4.根據權利要求1所述的方法，包括通過使所述測試物體中的每一個經受由所述陣列探頭執(zhí)行的僅單個測試來掃描多個所述測試物體，并且以如下方式執(zhí)行所述掃描，在該方式中有關所述第一測試物體的缺陷狀態(tài)的決定是在對所述第二測試物體的隨后的掃描之后被確定的。
5.根據權利要求3所述的方法，其中通過使用缺陷未知的第一測試物體來平衡所述陣列探頭的元件來執(zhí)行所述方法； 然后丟棄所述第一測試物體；然后檢驗第二測試物體，并且如果對第二測試物體的掃描被完成而沒有渦流探頭陣列的任何元件提供延伸到阻抗平面的負半部分中的輸出，則認為第二測試物體無缺陷以及認為當前的探頭已被平衡；以及但是如果當前探頭的任何元件的輸出延伸到阻抗平面的負半部分中，則假定在第一測試物體上已發(fā)生不正確的平衡，并且然后暫停所述測試并通過使用第二測試物體和第三測試物體用作所述掃描過程的確認來重新平衡所述陣列探頭的元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及在質量未知的測試物體上平衡渦流陣列系統(tǒng)的方法，其包括步驟提供已被校準后的渦流陣列探頭，使得任何測試物體上的物理缺陷出現(xiàn)在測試結果的阻抗平面的正半部分中；通過向被掃描的測試物體施加測試信號并從其接收測試結果來掃描質量未知的測試物體中的至少一個；通過檢查任何測試結果是否出現(xiàn)在阻抗平面的負半部分中來驗證各個元件已經針對正確的定位被平衡，其中任何測試結果出現(xiàn)在阻抗平面的負半部分中是各個元件還未被正確地平衡的指示；如果在驗證步驟中確定探頭未被平衡，則通過調整該探頭定位直到其被驗證步驟確定為平衡來平衡該探頭；以及利用平衡步驟后的陣列來掃描其它測試物體以檢測缺陷。該方法消除了基線偏移以及基線漂移。
文檔編號G01N27/90GK102323332SQ20111015076
公開日2012年1月18日 申請日期2008年4月7日 優(yōu)先權日2007年4月5日
發(fā)明者勒帕格 B. 申請人:奧林巴斯Ndt公司