本發(fā)明涉及無(wú)損檢測(cè)，具體是一種間隔可調(diào)式堆疊渦流探頭以及探頭提離/缺陷多特征參數(shù)定量評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)：

1、無(wú)損檢測(cè)技術(shù)能夠在不損害或不影響被檢測(cè)對(duì)象使用性能的前提下，采用物理或化學(xué)方法并結(jié)合儀器對(duì)材料、零件、設(shè)備進(jìn)行缺陷、化學(xué)、物理狀態(tài)檢查和測(cè)試。

2、渦流檢測(cè)技術(shù)是建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)上的一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，適用于導(dǎo)電材料。將載有交變電流的線圈置于導(dǎo)電被測(cè)試件附近時(shí)，線圈周圍的交變磁場(chǎng)會(huì)在工件中產(chǎn)生渦流，同樣，渦流產(chǎn)生的二次磁場(chǎng)會(huì)在線圈中產(chǎn)生反作用電流，當(dāng)工件內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，會(huì)使渦流重新分布，其原理如附圖1所示。通過(guò)測(cè)量渦流擾動(dòng)引起的電磁物理量，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢測(cè)件的探傷等測(cè)試。

3、渦流檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)效果受多方面因素的影響，如被檢測(cè)件的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率；缺陷的尺寸、位置；檢測(cè)探頭的布置方式、提離值等復(fù)雜因素。渦流檢測(cè)的工程應(yīng)用中，檢測(cè)探頭與待檢測(cè)件始終保持適當(dāng)?shù)奶犭x距離，通過(guò)采集檢測(cè)信號(hào)來(lái)對(duì)缺陷進(jìn)行評(píng)價(jià)。然而，實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，檢測(cè)探頭的提離值很難得以精準(zhǔn)控制，進(jìn)而直接影響到最終的缺陷評(píng)價(jià)結(jié)果。

4、渦流檢測(cè)的傳統(tǒng)方法是針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)件，在一標(biāo)定提離值下多次實(shí)驗(yàn)獲得不同缺陷參數(shù)下的檢測(cè)信號(hào)值，基于實(shí)驗(yàn)得到的原始數(shù)據(jù)建立缺陷參數(shù)與檢測(cè)信號(hào)之間的映射關(guān)系，然后根據(jù)實(shí)際測(cè)得的檢測(cè)信號(hào)反算得到標(biāo)定提離值下對(duì)應(yīng)的缺陷參數(shù)。但是，在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，由于待檢測(cè)件的表面狀況、檢測(cè)裝置的安裝誤差等因素影響，會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)過(guò)程中真實(shí)檢測(cè)時(shí)的提離值與標(biāo)定采用的提離參考值存在偏差，將這個(gè)偏差記為提離值偏差δ，其表示檢測(cè)探頭真實(shí)提離值t1與標(biāo)定提離值t*的差值，即δ＝t1-t*。提離值偏差會(huì)干擾缺陷參數(shù)的定量評(píng)價(jià)，影響檢測(cè)效果。

5、傳統(tǒng)渦流檢測(cè)探頭采用單線圈探頭對(duì)渦流場(chǎng)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，無(wú)法避免探頭提離值偏差帶來(lái)的影響，所得到的評(píng)價(jià)結(jié)果難以保證準(zhǔn)確性?；趥鹘y(tǒng)渦流檢測(cè)探頭采集信號(hào)進(jìn)行缺陷深度評(píng)價(jià)時(shí)，附圖2給出了存在提離值偏差δ時(shí)，具有不同深度d的缺陷進(jìn)行深度評(píng)價(jià)的誤差δd。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種間隔可調(diào)式堆疊渦流探頭及探頭多特征參數(shù)定量評(píng)價(jià)方法，以實(shí)現(xiàn)有效消除提離值偏差帶來(lái)的不良影響、提高評(píng)價(jià)效果準(zhǔn)確性的目的。

2、為解決以上技術(shù)問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種間隔可調(diào)式堆疊渦流探頭，包括：

3、盒體，盒體內(nèi)部豎向設(shè)置柱狀空心固定槽；

4、下線圈組和上線圈組，下線圈組和上線圈組間隔設(shè)置于固定槽內(nèi)部，其中，下線圈組固定于固定槽底部，上線圈組滑動(dòng)連接于固定槽內(nèi)部；所述上線圈組和下線圈組的結(jié)構(gòu)相同，均由一個(gè)接收線圈和一個(gè)激勵(lì)線圈嵌套構(gòu)成，接收線圈和激勵(lì)線圈均包括線圈骨架和線圈；

5、調(diào)距組件，調(diào)距組件包括固定套管、可動(dòng)套管和螺桿；固定套管固定連接于盒體上部，可動(dòng)套管與固定套管螺紋連接，螺桿固定連接于可動(dòng)套管底部，螺桿向下穿過(guò)固定套管并與上線圈組連接；

6、激勵(lì)端和接收端，一組激勵(lì)端和接收端連接上線圈組，另一組激勵(lì)端和接收端連接下線圈組。

7、進(jìn)一步地，所述盒體包括上盒體和下盒體，固定槽安裝在下盒體中部。

8、進(jìn)一步地，固定套管固定連接于上盒體頂部中心。

9、進(jìn)一步地，連接可動(dòng)套管與固定套管的螺紋的螺距為0.5mm，固定套管管壁豎向加工有固定刻度，可動(dòng)套管周邊等分50個(gè)分格加工為可動(dòng)刻度。

10、進(jìn)一步地，接收線圈的線圈骨架外側(cè)面邊緣開(kāi)有接收槽口，接收線圈通過(guò)接收槽口將導(dǎo)線外連至接收端；所述激勵(lì)線圈的線圈骨架外側(cè)面邊緣開(kāi)有激勵(lì)槽口，激勵(lì)線圈通過(guò)激勵(lì)槽口將導(dǎo)線外連至激勵(lì)端。

11、進(jìn)一步地，接收線圈的線圈骨架側(cè)面邊緣開(kāi)有定位槽，激勵(lì)線圈的線圈骨架內(nèi)側(cè)面邊緣凸起設(shè)置有定位塊，所述定位塊嵌入定位槽中進(jìn)行定位配合。

12、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種探頭多特征參數(shù)定量評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟：

13、步驟一，采用以上所述的間隔可調(diào)式堆疊渦流探頭對(duì)不同提離值下，不同缺陷參數(shù)的同一材質(zhì)待檢測(cè)件進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，獲得對(duì)應(yīng)多特征參數(shù)下的穩(wěn)態(tài)渦流響應(yīng)信號(hào)，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)；

14、步驟二，將上述步驟得到的數(shù)據(jù)庫(kù)利用樣條插值法建立渦流響應(yīng)信號(hào)多特征參數(shù)快速計(jì)算模型；

15、步驟三，利用間隔可調(diào)式堆疊渦流探頭分別得到下線圈組接收線圈、上線圈組接收線圈待檢測(cè)的信號(hào)值并初始化缺陷參數(shù)；

16、步驟四，將缺陷的初始化參數(shù)代入快速計(jì)算模型得到下線圈組接收線圈預(yù)測(cè)信號(hào)v1(g,t1)，上線圈組接收線圈預(yù)測(cè)信號(hào)v2(g,t1+t0)，其中，g為缺陷多特征參數(shù)聯(lián)合組成的向量，t0為上線圈組和下線圈組保持的固定間隔，t1為恒定提離值t1；并基于待檢測(cè)渦流響應(yīng)信號(hào)值，利用改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法計(jì)算缺陷粒子的初始適應(yīng)度值：

17、

18、步驟五，引入隨機(jī)決策數(shù)p進(jìn)行概率控制，判斷是否進(jìn)入交叉變異操作：

19、其中，n為當(dāng)前迭代次數(shù)，nmax為最大迭代次數(shù)；若rand(0,1)≥p，則根據(jù)適應(yīng)度值按升序排列缺陷粒子，將前50％缺陷粒子作為優(yōu)解組進(jìn)行交叉操作，其余作為劣解組進(jìn)行變異操作，產(chǎn)生新的種群與當(dāng)前迭代次數(shù)下的初始種群合并形成擴(kuò)大種群，選出適應(yīng)度前一半缺陷粒子作為精英種群用于更新迭代，直到滿足rand(0,1)<p；

20、步驟六，計(jì)算適應(yīng)度值，若不滿足預(yù)設(shè)的最小精度誤差要求ε，則更新改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法的缺陷粒子的速度與位置，返回步驟四進(jìn)行多次迭代；若滿足最小精度誤差，則結(jié)束迭代，輸出當(dāng)前優(yōu)化更新后的缺陷參數(shù)最優(yōu)解。

21、1.根據(jù)權(quán)利要求8所述的探頭多特征參數(shù)定量評(píng)價(jià)方法，其特征在于：步驟一種，采集當(dāng)前缺陷特征參數(shù)下，不同提離值t1的信號(hào)值，獲得數(shù)據(jù)集其中tmax為探頭允許最大提離值，改變?nèi)毕萏卣鲄?shù)，獲得多個(gè)數(shù)據(jù)集并構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)。

22、進(jìn)一步地，所述缺陷多特征參數(shù)聯(lián)合組成的向量g，包括缺陷深度d、缺陷長(zhǎng)度a、缺陷寬度w、缺陷角度θ、缺陷的平面位置(x,y)。

23、進(jìn)一步地，所述的快速計(jì)算模型為：

24、基于數(shù)據(jù)庫(kù)的離散樣本數(shù)據(jù)，利用樣條插值法，分別建立各個(gè)缺陷特征參數(shù)、提離值以及渦流響應(yīng)信號(hào)三者的三維響應(yīng)面，多個(gè)響應(yīng)面共同構(gòu)成渦流響應(yīng)信號(hào)多特征參數(shù)快速計(jì)算模型。

25、本發(fā)明提出的探頭提離/缺陷多特征參數(shù)定量評(píng)價(jià)方法，基于所設(shè)計(jì)的間隔可調(diào)式堆疊渦流探頭獲取不同參量情況下的穩(wěn)態(tài)渦流響應(yīng)信號(hào)，通過(guò)插值法建立快速計(jì)算模型以用于改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。

26、本發(fā)明可以有效減少提離值偏差帶來(lái)的評(píng)價(jià)誤差，與傳統(tǒng)單線圈探頭映射法相對(duì)比，缺陷參數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果更加準(zhǔn)確。

27、本發(fā)明適用于實(shí)際存在提離值偏差情況下對(duì)缺陷情況的定量評(píng)價(jià)，能夠滿足工程測(cè)量的要求。

技術(shù)特征：

1.一種間隔可調(diào)式堆疊渦流探頭，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間隔可調(diào)式堆疊渦流探頭，其特征在于：所述盒體包括上盒體和下盒體，固定槽安裝在下盒體中部。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的間隔可調(diào)式堆疊渦流探頭，其特征在于：固定套管固定連接于上盒體頂部中心。

4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的間隔可調(diào)式堆疊渦流探頭，其特征在于：連接可動(dòng)套管與固定套管的螺紋的螺距為0.5mm，固定套管管壁豎向加工有固定刻度，可動(dòng)套管周邊等分50個(gè)分格加工為可動(dòng)刻度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的間隔可調(diào)式堆疊渦流探頭，其特征在于：接收線圈的線圈骨架外側(cè)面邊緣開(kāi)有接收槽口，接收線圈通過(guò)接收槽口將導(dǎo)線外連至接收端；所述激勵(lì)線圈的線圈骨架外側(cè)面邊緣開(kāi)有激勵(lì)槽口，激勵(lì)線圈通過(guò)激勵(lì)槽口將導(dǎo)線外連至激勵(lì)端。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的間隔可調(diào)式堆疊渦流探頭，其特征在于：接收線圈的線圈骨架側(cè)面邊緣開(kāi)有定位槽，激勵(lì)線圈的線圈骨架內(nèi)側(cè)面邊緣凸起設(shè)置有定位塊，所述定位塊嵌入定位槽中進(jìn)行定位配合。

7.一種探頭多特征參數(shù)定量評(píng)價(jià)方法，其特征在于，包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的探頭多特征參數(shù)定量評(píng)價(jià)方法，其特征在于：步驟一種，采集當(dāng)前缺陷特征參數(shù)下，不同提離值t1的信號(hào)值，獲得數(shù)據(jù)集其中t1＝0,0.1,0.2,…tmax，tmax為探頭允許最大提離值，改變?nèi)毕萏卣鲄?shù)，獲得多個(gè)數(shù)據(jù)集并構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的探頭多特征參數(shù)定量評(píng)價(jià)方法，其特征在于：所述缺陷多特征參數(shù)聯(lián)合組成的向量g，包括缺陷深度d、缺陷長(zhǎng)度a、缺陷寬度w、缺陷角度θ、缺陷的平面位置(x,y)。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的探頭多特征參數(shù)定量評(píng)價(jià)方法，其特征在于：所述的快速計(jì)算模型為：基于數(shù)據(jù)庫(kù)的離散樣本數(shù)據(jù)，利用樣條插值法，分別建立各個(gè)缺陷特征參數(shù)、提離值以及渦流響應(yīng)信號(hào)三者的三維響應(yīng)面，多個(gè)響應(yīng)面共同構(gòu)成渦流響應(yīng)信號(hào)多特征參數(shù)快速計(jì)算模型。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種間隔可調(diào)式堆疊渦流探頭及探頭多特征參數(shù)定量評(píng)價(jià)方法，涉及無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。所述探頭包括盒體、下線圈組、上線圈組、調(diào)距組件、激勵(lì)端和接收端，通過(guò)調(diào)距組件調(diào)整下線圈組與上線圈組之間的固定間隔。通過(guò)對(duì)待檢測(cè)件進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，獲得對(duì)應(yīng)多特征參數(shù)下的穩(wěn)態(tài)渦流響應(yīng)信號(hào)并建立探頭提離/缺陷多特征參數(shù)渦流響應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)；利用數(shù)據(jù)庫(kù)建立渦流響應(yīng)信號(hào)多特征參數(shù)變化快速計(jì)算模型，并結(jié)合改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化得到準(zhǔn)確缺陷參數(shù)。本發(fā)明可以有效減少提離值偏差帶來(lái)的評(píng)價(jià)誤差，與傳統(tǒng)單線圈探頭映射法相對(duì)比，缺陷參數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果更加準(zhǔn)確。

技術(shù)研發(fā)人員：焦少妮,鄭淏文,時(shí)朋朋,張雷政,李軍霞,高貴軍,寇子明,朱波,李錚
受保護(hù)的技術(shù)使用者：太原理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/2