一种远场涡流和磁致伸缩导波混合传感器及其检测方法技术

本发明专利技术提供了一种远场涡流和磁致伸缩导波混合传感器及其检测方法，该方法包括S1：利用信号发生模块产生低频信号后，通过功率放大加载到激励传感器上进行远场涡流检测，获得相应频率的感应电压；S2：获得感应电压后，能够通过已知的缺陷截面积与感应电压的关系式计算得到缺陷截面积的大小；S3：利用信号发生模块产生高频信号后，通过功率放大加载到激励传感器上进行磁致伸缩导波检测；S4：通过分析磁致伸缩导波信号，获得远处的缺陷的位置信息及缺陷的大小。本发明专利技术不增加装置的前提下，结合磁致伸缩导波检测能够检测远距离缺陷和远场涡流检测近距离的缺陷的优点，提高检测缺陷的效率，能够实现对微小缺陷的定量化分析。

A Hybrid Sensor of Far Field Eddy Current and Magnetostrictive Guided Wave and Its Detection Method

【技术实现步骤摘要】
一种远场涡流和磁致伸缩导波混合传感器及其检测方法
本专利技术涉及无损检测
，尤其涉及一种远场涡流和磁致伸缩导波混合传感器。
技术介绍
目前磁致伸缩导波在管道、斜拉索纵波无损检测应用时，为了增加导波的传播距离，多采用低频作为激励，但这会降低检测缺陷的分辨率，同时会增加导波检测盲区。为了提高导波的分辨率，一般采用提高导波激励频率的方式，但由于导波多模态效应的存在，使得检测信号较为复杂，不能够对缺陷进行定量化分析。目前技术中，为了克服磁致伸缩导波检测的缺点，结合其它检测方式进行检测。将磁致伸缩导波检测和漏磁检测进行结合，通过漏磁检测实现对斜拉索自由端进行检测，以提高检测的灵敏度和分辨率，通过磁致伸缩导波实现对固定区域进行检测，克服检测区域不能够接近的缺点。由于磁致伸缩导波会随着传播距离增加，幅值逐渐减小，这会减小导波检测分辨率，同时降低缺陷检测能力，为了提高检测能力，结合磁致伸缩导波和SQUID进行检测，实现高灵敏度缺陷检测。
技术实现思路
为了解决现有技术中的不足，本专利技术在不增加检测装置的前提下，实现远场涡流和磁致伸缩导波混合传感器，实现对管道、斜拉索的内部缺陷检测。本专利技术具体通过如下技术方案实现：一种远场涡流和磁致伸缩导波混合传感器检测方法，包括以下步骤：S1：利用信号发生模块产生低频信号后，通过功率放大加载到激励传感器上进行远场涡流检测，获得相应频率的感应电压；S2：获得感应电压后，能够通过已知的缺陷截面积与感应电压的关系式计算得到缺陷截面积的大小；S3：利用信号发生模块产生高频信号后，通过功率放大加载到激励传感器上进行磁致伸缩导波检测；S4：通过分析磁致伸缩导波信号，获得远处的缺陷的位置信息及缺陷的大小。作为本专利技术的进一步改进，所述低频信号为频率1kHz的正弦波。作为本专利技术的进一步改进，所述高频信号为高频正弦波。作为本专利技术的进一步改进，所述缺陷截面积与感应电压成二次关系，所述关系式通过拟合的方式得到。作为本专利技术的进一步改进，所述混合传感器包括信号发生模块、功率放大模块、激励传感器、检测传感器、信号处理模块和信号记录模块。作为本专利技术的进一步改进，所述方法针对铁磁性管道、斜拉索进行检测。另一方面，本专利技术提供了一种远场涡流和磁致伸缩导波混合传感器，用于实现本专利技术的检测方法，其包括信号发生模块、功率放大模块、激励传感器、检测传感器、信号处理模块和信号记录模块。作为本专利技术的进一步改进，所述信号发生模块与功率放大模块相连，所述功率放大模块与激励传感器相连，所述检测传感器与信号处理模块相连，所述信号处理模块与信号记录模块相连。作为本专利技术的进一步改进，所述信号发生模块为信号发生电路。本专利技术的有益效果是：1)利用远场涡流检测和磁致伸缩导波检测相结合的方式，能够不增加其他传感器装置；2)在不移动传感器的前提下，结合磁致伸缩导波检测能够检测远距离缺陷和远场涡流检测近距离的缺陷的优点，提高检测缺陷的效率；3)结合远场涡流检测，能够提高检测缺陷的灵敏度，能够实现对微小缺陷的定量化分析；4)结合磁致伸缩导波和远场涡流检测，能够提高数据挖掘能力，增加检测缺陷的类型。附图说明图1是磁致伸缩传感器的原理图；图2是本专利技术的混合传感器的结构框图；图3是本专利技术的混合传感器的仿真示意图；图4是当缺陷截面积一定时，缺陷在不同位置的感应电压曲线；图5是当缺陷位置和截面积一定时，不同长度缺陷的感应电压曲线；图6是当缺陷长度和位置一定时，不同截面积感应电压曲线。具体实施方式下面结合附图说明及具体实施方式对本专利技术进一步说明。本专利技术通过原有的磁致伸缩传感器施加低频交流激励，结合磁致伸缩导波和远场涡流的优点进行管道的缺陷检测，原理如图1所示。本专利技术的混合传感器主要由信号发生模块、功率放大模块、激励传感器、检测传感器、信号处理模块和信号记录模块组成，如图2所示。通过磁致伸缩传感器检测管道远处缺陷，但是磁致伸缩导波存在检测盲区，其检测微小缺陷能力较差，所以本专利技术结合远场涡流技术实现磁致伸缩导波盲区的检测，通过对远场涡流的感应电压进行分析，以检测盲区内部的缺陷，尤其是管道的内部缺陷。为了验证远场涡流检测管道内部缺陷的准确性，本专利技术对线圈施加低频励磁，记录在一定距离处的检测线圈感应电压，通过感应电压的变化，对缺陷进行定量化分析。在实际实验中，由于缺陷样本数较少，所以采用仿真分析的方式首先对远场涡流检测内部缺陷进行验证，仿真示意图如图3所示。针对缺陷不同位置，不同截面积以及不同长度进行仿真发现，当缺陷截面积一定时，缺陷在不同位置的感应电压如图4所示，由图4可知，当缺陷截面积一定时，不同位置的缺陷感应电压变化较小。当缺陷位置和截面积一定时，不同长度缺陷的感应电压见图5。由图5可知，缺陷长度对感应电压的影响也较小。当缺陷长度和位置一定时，不同截面积感应电压见图6。由图6可知，随着缺陷截面积的增加，感应电压逐渐减小，通过对缺陷截面积和感应电压进行曲线拟合能够得到缺陷截面积和感应电压的公式，通过公式在已知感应电压后，能够计算得到缺陷截面积的大小。为了验证仿真的正确性，利用远场涡流对管道缺陷进行检测。激励频率为1kHz的正弦波，将其加载到激励线圈上，在记录检测线圈的感应电压，由于实际管道内部缺陷制作较难，所以采用外部缺陷进行验证。不同缺陷的感应电压见图6。由图6可知，随着缺陷截面积的增加，其感应电压逐渐减小，但其与仿真中有一定的差异，可能是由于实际检测中的噪声及耦合状态不理想导致的。但感应电压和缺陷截面积同样成二次关系，能够通过拟合的方式得到二者关系，以便后续能够在已知感应电压时，计算得到缺陷截面积。本专利技术的远场涡流和磁致伸缩导波混合传感器检测实现过程如下：S1：利用信号发生模块产生低频正弦信号后，通过功率放大加载到激励传感器上进行远场涡流检测，获得相应频率的感应电压；S2：获得感应电压后，能够通过已知的缺陷截面积与感应电压的关系式计算得到缺陷截面积的大小；S3：利用信号发生模块产生高频正弦信号后，通过功率放大加载到激励传感器上进行磁致伸缩导波检测；S4：通过分析磁致伸缩导波信号，获得远处的缺陷的位置信息及缺陷的大小。综上所述，本专利技术通过以上几点有效提高管道检测效率。以上所述仅为本专利技术的优选实施例，并非因此限制本专利技术的专利范围，凡是利用本专利技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
，均同理包括在本专利技术的专利保护范围内。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种远场涡流和磁致伸缩导波混合传感器检测方法，其特征在于：所述检测方法包括以下步骤：S1：利用信号发生模块产生低频信号后，通过功率放大加载到激励传感器上进行远场涡流检测，获得相应频率的感应电压；S2：获得感应电压后，能够通过已知的缺陷截面积与感应电压的关系式计算得到缺陷截面积的大小；S3：利用信号发生模块产生高频信号后，通过功率放大加载到激励传感器上进行磁致伸缩导波检测；S4：通过分析磁致伸缩导波信号，获得远处的缺陷的位置信息及缺陷的大小。

【技术特征摘要】
1.一种远场涡流和磁致伸缩导波混合传感器检测方法，其特征在于：所述检测方法包括以下步骤：S1：利用信号发生模块产生低频信号后，通过功率放大加载到激励传感器上进行远场涡流检测，获得相应频率的感应电压；S2：获得感应电压后，能够通过已知的缺陷截面积与感应电压的关系式计算得到缺陷截面积的大小；S3：利用信号发生模块产生高频信号后，通过功率放大加载到激励传感器上进行磁致伸缩导波检测；S4：通过分析磁致伸缩导波信号，获得远处的缺陷的位置信息及缺陷的大小。2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述低频信号为频率1kHz的正弦波。3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述高频信号为高频正弦波。4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述缺陷截面积与感应电压成二次关系，所述关系式通过拟合的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东来，高伟，潘世旻，张恩超，晏小兰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东,44