實現(xiàn)缺陷重構(gòu)技術(shù)的矩形探頭脈沖渦流檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要通過對探頭和傳感器結(jié)構(gòu)的改進來進行缺陷重構(gòu)的研究，故涉及了無損檢測和測試技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界工業(yè)的快速發(fā)展，管道在石油化工、煤礦行業(yè)、海洋工程等各個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的部分。但隨著管道的服役時間越來越長，管道會具有一定的安全隱患，而發(fā)生的主要因素是管道腐蝕和磨損。因此，檢測管道的腐蝕、磨損情況及評價管道系統(tǒng)的可靠性和使用壽命，是避免管道事故發(fā)生的重要的手段之一。在對管道的檢測方法一般有射線、超聲、漏磁和渦流檢測等檢測技術(shù);然而超聲需要耦合劑，射線需要放射源，漏磁檢測時需要磁飽和裝置，這些某種程度上都限制了檢測技術(shù)在管道檢測的發(fā)展。脈沖渦流作為一種新型的檢測技術(shù)，因其具有很寬的頻譜，只需一次掃描就能分析被測試件不同深度的缺陷，具有穿透深度強、包含信息豐富等特點，因此對管道等鐵磁性構(gòu)件的檢測具有一定的優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是針對脈沖渦流缺陷檢測中一般只能獲取單個維度的缺陷信息，而難以實現(xiàn)對缺陷的全方位的定量的問題，提出采用矩形探頭作為檢測探頭，設(shè)計置有6個傳感器的PCB，傳感器的正面包含了兩個Hall傳感器和兩個GMR傳感器，傳感器的反面包含了兩個GMR傳感器，分別用來獲取缺陷上不同方向的磁場分量，憑借不同方向的磁場分量來實驗缺陷的重構(gòu)，豐富了缺陷定量的手段。
[0004]—種實現(xiàn)缺陷重構(gòu)技術(shù)的矩形探頭脈沖渦流檢測方法，主要包括以下方面:
[0005](I)構(gòu)建檢測系統(tǒng):
[0006]搭建檢測的實驗平臺，將矩形探頭(3)水平放置在被測試件(I)的縱向缺陷(2)的正上方，提離保持為1mm，帶有傳感器PCB(4)貼合在矩形探頭(3)的底部，傳感器連接后續(xù)的低通濾波電器；
[0007](2)PCB采用雙面布線的方式(即有兩個工作面)，其形狀為正方形，邊長為50mm。
[0008](3)PCB正面(5)上下兩側(cè)置有兩個GMR傳感器(6-7)，左右兩側(cè)置有兩個Hall傳感器(8-9);
[0009](4)PCB反面(10)上下兩側(cè)置有兩個GMR傳感器(11-12);
[0010](5)GMR傳感器(6-7)和(11-12)，Hall傳感器(8-9)都是關(guān)于PCB中心線對稱布置；
[0011](6)GMR傳感器(6-7)和(11-12)的中心點位置相同，而布置的方式為GMR傳感器(6-7)旋轉(zhuǎn)90。得到GMR傳感器(11-12)。
[0012]所述的檢測方法檢測缺陷的步驟如下:當矩形探頭(3)在試件(I)進行脈沖渦流檢測時，PCB正面(5)上的GMR傳感器(6-7)分別對應(yīng)于缺陷(2)和無缺陷處，形成差分檢測，因為GMR傳感器工作面為兩個側(cè)面，所以能夠獲取X方向的磁場信號，PCB(1)上的GMR傳感器(I 1-12)同樣對應(yīng)于缺陷(2)和無缺陷處，因為旋轉(zhuǎn)了 90°的緣故，能夠獲取Y方向上的磁場信號；當獲取了X和Y方向磁場信號后，矩形探頭繞自身旋轉(zhuǎn)90°，使得Hall傳感器(8-9)能夠分別對應(yīng)于缺陷(2)和無缺陷處，由于Hall傳感器工作面為兩個底面，所以能夠獲取Z方向才磁場信號，通過X、Y和Z三個方向的磁場信號實現(xiàn)缺陷長度、寬度和深度的定量，實現(xiàn)缺陷的重構(gòu)。最后傳感器而并將磁場值轉(zhuǎn)化為電壓值的形式，經(jīng)過后續(xù)的放大、濾波、去噪等處理，由示波器顯示信號并通過數(shù)據(jù)采集卡輸入到計算機進行后續(xù)的處理。
[0013]本發(fā)明的主要技術(shù)特點有:
[0014](I)本發(fā)明的設(shè)計的是矩形檢測探頭，區(qū)別于常規(guī)的圓柱形探頭，該探頭能產(chǎn)生方向性較好的渦流和磁場強度，有利于缺陷的檢測；
[0015](2)本發(fā)明把PCB作為傳感器的載體，實現(xiàn)差分檢測，提高了檢測的精度；
[0016](3)本發(fā)明所使用的PCB是雙面布線的方式，這樣能夠放置更多的傳感器，無需制作其他的PCB，提高了檢測效率；
[0017](4)本發(fā)明所采用的PCB為正方形的形狀，當矩形探頭旋轉(zhuǎn)90°后進行檢測能夠與第一次檢測的貼合度更高；
[0018](5)本發(fā)明采用了兩種類型的磁傳感器分別來獲取缺陷處三個方向的磁場信號，實現(xiàn)缺陷全方位的定量研究；
[0019](6)由于其矩形探頭所產(chǎn)生的渦流具有方向的特性和多個傳感器的布置，其對試件上任意走向的缺陷都有一定的檢測性能。
【附圖說明】
[0020]圖1是矩形探頭脈沖渦流缺陷檢測示意圖。
[0021]圖2是置有傳感器的PCB正面圖。
[0022]圖3是置有傳感器的PCB反面圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步說明。
[0024]首先，搭建如圖1所示的實驗平臺。調(diào)節(jié)直流電源合適的電壓輸入到方波發(fā)生電路，產(chǎn)生頻率可調(diào)的方波，通過功率放大器把微弱的信號進行放大，放大后的信號進入到矩形探頭(3)，矩形探頭(3)水平放置在有縱向缺陷(2)的試件(I)上，帶有傳感器的PCB(4)使用膠水貼合在矩形探頭(3)的底部，檢測時，將PCB正面(5)的GMR傳感器(6-7)接入低通濾波器，且分別對應(yīng)于缺陷(2)和無缺陷處并形成差分檢測，其工作面為兩個側(cè)面的緣故使得能夠獲取磁場的X方向分量，利用磁場X方向分量對缺陷的長度進行定量;斷開GMR傳感器(6-
7)與低通濾波器的連接，而將PCB反面(10)上的GMR傳感器(11-12)接入低通濾波器，由于GMR傳感器(11-12)為GMR傳感器(6_7)圍繞自身中心旋轉(zhuǎn)90°所得的結(jié)果，故其檢測的為磁場的Y分量，利用磁場的Y方向分量對缺陷的寬度進行定量;斷開GMR傳感器(11-12)與低通濾波器的連接，將矩形探頭(3)繞自身旋轉(zhuǎn)90°使得Hal I傳感器(8-9)分別對應(yīng)于缺陷處(2)和無缺陷處，形成差分檢測的效果，由于Hall傳感器檢測面為兩個底面使得其獲取的為磁場Z方向分量，能夠?qū)θ毕萆疃冗M行定量。通過以上傳感器獲取的磁場的X、Y和Z三個方向的分量，分別能夠反映缺陷的長寬高的信息，即可實現(xiàn)缺陷的重構(gòu)。后續(xù)的信號進入信號調(diào)理電路進行調(diào)理，調(diào)理后的信號波形顯示在示波器上。數(shù)據(jù)采集卡一端負責(zé)采集產(chǎn)生的矩形脈沖信號，另一端負責(zé)對調(diào)理后的信號進行采集并輸入電腦，把數(shù)據(jù)引入MATLAB進行分析和處理，進行缺陷的識別與定量分析。
[0025]以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明不限于以上實施例?？梢岳斫猓绢I(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的基本構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進和變化，均應(yīng)認為包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種實現(xiàn)缺陷重構(gòu)技術(shù)的矩形探頭脈沖渦流檢測方法，其特征在于: 包括了試件(I)、缺陷(2)、矩形探頭(3)、帶有傳感器的PCB(4)、PCB正面(5)、巨磁阻(GMR)傳感器(6-7)、霍爾(Hall)傳感器(8-9)、PCB反面(10)以及GMR傳感器(11-12); 試件(I)上存在縱向缺陷(2)，矩形探頭(3)水平放置在缺陷(2)正上方，帶有傳感器的PCB(4)的形狀為正方形并與矩形探頭(3)底部貼合，PCB正面(5)上下兩側(cè)上置有GMR傳感器(6-7)和左右兩側(cè)置有Hall傳感器(8-9)，GMR傳感器(6-7)和Hall傳感器(8-9)都是關(guān)于PCB中心線對稱，PCB反面(10)上下兩側(cè)置有兩個GMR傳感器(11-12)，GMR傳感器(11-12)為GMR傳感器(6-7)圍繞自身中心點旋轉(zhuǎn)90°的結(jié)果且中心點位置和GMR傳感器(6-7)的中心點位置相同，并且也關(guān)于PCB中心線對稱。2.一種實現(xiàn)缺陷重構(gòu)技術(shù)的矩形探頭脈沖渦流檢測方法，其特征在于: 1)本發(fā)明的設(shè)計的是矩形檢測探頭，區(qū)別于常規(guī)的圓柱形探頭，該探頭能產(chǎn)生方向性較好的渦流和磁場強度，有利于缺陷的檢測； 2)本發(fā)明把PCB作為傳感器的載體，實現(xiàn)差分檢測，提高了檢測的精度； 3)本發(fā)明所使用的PCB是雙面布線的方式，這樣能夠放置更多的傳感器，無需制作其他的PCB，提高了檢測效率； 4)本發(fā)明所采用的PCB為正方形的形狀，當矩形探頭旋轉(zhuǎn)90°后進行檢測能夠與第一次檢測的貼合度更高； 5)本發(fā)明采用了兩種類型的磁傳感器分別來獲取缺陷處三個方向的磁場信號，實現(xiàn)缺陷全方位的定量研究； 6)由于其矩形探頭所產(chǎn)生的渦流具有方向的特性和多個傳感器的布置，其對試件上任意走向的缺陷都有一定的檢測性能。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)缺陷重構(gòu)技術(shù)的矩形探頭脈沖渦流檢測方法。該方法主要通過布置在矩形探頭的傳感器實現(xiàn)對缺陷的三維尺寸的定量，利用PCB雙層布線的技術(shù)實現(xiàn)多個傳感器的布置，矩形探頭的對稱性使布置的傳感器產(chǎn)生差分檢測的效果，分別使用霍爾(Hall)傳感器和巨磁阻(GMR)傳感器實現(xiàn)三個方向磁場提取，最后使用三個方向的磁場信號實現(xiàn)缺陷的重構(gòu)技術(shù)。本系統(tǒng)主要包括了信號發(fā)生模塊、激勵線圈模塊、傳感器模塊、信號處理模塊、信號采集模塊等。
【IPC分類】G01N27/90
【公開號】CN105548349
【申請?zhí)枴緾N201610030972
【發(fā)明人】周德強, 王俊, 潘萌, 趙健, 杜陽
【申請人】江南大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月18日