本发明专利技术公开了一种基于电磁谐振的金属材料的无损检测方法，是采用在检测线圈中并联谐振电容的方式来得到涡流检测的响应谐振信号，通过对响应谐振信号进行比较分析，以及预先进行缺陷大小与信号幅值、缺陷深度与信号相位的标定处理，从而能够方便地对金属材料进行无损检测。该电磁谐振检测方法，不但能够实现传统的单频涡流、脉冲涡流等多种电磁检测所能实现的缺陷检测效果，而且对工件的内部缺陷也能有效检出，同时针对复杂工件表面，诸如工件表面有铸造面，凹凸不平，附有油污、防锈漆、腐蚀层和其他污染物等，都能够实现非接触式、高提离值下的检测。且不需要对试件进行清洗，特别对磁性金属材料不需进行磁化和退磁等繁琐的工序。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种无损检测方法，特别是涉及。
技术介绍
随着社会主义市场经济的蓬勃发展，工业化程度的大幅度提高，各种机械设备装置在各行业的应用也越来越普及。伴随着各种机械设备装置的大量应用，其潜在的安全隐患也建逐渐显露了出来，无损检测是发现这类安全隐患的直接而有效的手段之一。无损检测的常规方法有超声检测，射线探伤，磁粉、漏磁、渗透和涡流等电磁检测。超声检测的检测对象范围广，缺陷定位比较准，但对被测材料表面状况要求比较高，同时与被测对象之间需要耦合剂，而且耦合的状态会很大地影响超声检测的结果；超声束覆盖范围小，扫描时间长，需要处理的数据量大。磁粉检测灵敏度高，可直观地显示缺陷的形状、位置与大小，并能大致确定缺陷的性质，工艺简单，检测速度快，但仅局限于检测铁磁性材料的表平面与近表面缺陷；试件表面不得有油脂或其他能粘附磁缝的物质，对油漆或者镀烙层厚度有要求，不应大于0.08mm;同时要磁化电源和设备，检测后需要退磁及清洗。漏磁检测易于实现自动化，检测可靠性较高，可实现缺陷的初步量化，但只适用于铁磁性材料，检测灵敏度低，需要对工件饱和磁化，由于工件表面和形状的原因，使得工件表面的磁化场不均勻，容易产生误检和漏检，对工件表面状况要求比较高，提离对漏磁检测信号影响非常大，检测中，对检测人员和检测装置的要求较高。渗透检测速度快，不受被检工件几何形状、尺寸大小、化学成分和内部组织机构的限制，也不受缺陷方位的限制，但对工件表面要求高，检测前后需要清洗等工作，工件表面粗糙对检测影响较大，会使工件表面的本底颜色或荧光底色增大，以致掩盖了细小的分散的缺陷。相对而言，涡流检测，检测灵敏度高，不需要接触工件，不需要耦合剂，可进行高温下的检测。在电磁涡流检测方法中，发展了常规涡流检测方法，脉冲涡流检测方法，近场涡流，远场涡流，多频涡流检测等方法，目前使用的方法只适用于检测金属表面缺陷，不适用于检测金属材料深层的内部缺陷，对于铁磁性材料涡流检测，其磁导率随着激励电流形成的外加交变磁场的变化而变化，使其涡流信号变化不稳定，严重干扰涡流仪器对铁磁性材料的探伤，需进行饱和磁化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之不足，提供，是采用在涡流传感器的接收线圈上并联谐振电容，以从被测金属工件上获取具有相位和幅度特征的衰减振荡信号，通过对检测信号和参考信号的比较，进而得到被测工件有无缺陷以及缺陷的深度及大小，不但能够实现各种常规涡流检测所能实现的缺陷检测效果，而且对工件的内部缺陷也能有效检出，同时针对复杂工件表面，都能够实现非接触式、高提离值下的检测。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是，包括标定和实测两个过程在标定过程，它包括如下步骤a.用一个设有激励绕组线圈和接收绕组线圈的电磁感应探头贴近一个标定金属材料的无缺陷部位；用基于FPGA芯片的直接数字频率合成器产生脉冲方波信号，该脉冲方波信号经数模转换及放大后加载在激励绕组线圈上；通过并联有谐振电容的接收绕组线圈拾取标定金属材料的无缺陷部位所返回的衰减振荡信号；该衰减振荡信号经信号处理模块的过滤、放大和分析后，获得一与无缺陷特征相对应的第一阻尼振荡波形并被设为参考信号；b.用所述电磁感应探头贴近所述标定金属材料中已知缺陷大小和深度的缺陷部位；用基于FPGA芯片的直接数字频率合成器产生脉冲方波信号，该脉冲方波信号经数模转换及放大后加载在激励绕组线圈上；通过并联有谐振电容的接收绕组线圈拾取标定金属材料的缺陷部位所返回的衰减振荡信号；该衰减振荡信号经信号处理模块的过滤、放大和分析后，获得一与已知缺陷大小和深度相关联的第二阻尼振荡波形；c.由计算机处理系统对第一阻尼振荡波形和第二阻尼振荡波形进行比较，获取第二阻尼振荡波形与第一阻尼振荡波形之间的幅值差和相位差，并且由计算机处理系统将所述幅值差处理成与标定金属材料中的已知缺陷大小相对应的数据，将所述相位差处理成与标定金属材料中的已知缺陷深度相对应的数据；d.不断地改变所述标定金属材料的已知缺陷大小的数值，并分别经步骤b和步骤 C后，得到许多与标定金属材料的不同的已知缺陷大小相对应的数据，并由计算机处理系统将获得的标定金属材料的不同的已知缺陷大小所一一对应的数据处理成以幅值差数据为变量的与金属材料的缺陷大小成对应关系的函数表达关系；e.不断地改变标定金属材料的已知缺陷深度的数值，并分别经步骤b和步骤c后， 得到许多与标定金属材料的不同的已知缺陷深度相对应的数据，并由计算机处理系统将获得的标定金属材料的不同的已知缺陷深度所一一对应的数据处理成以相位差数据为变量的与金属材料的缺陷深度成对应关系的函数表达关系；在实测过程，它包括如下步骤f.用所述电磁感应探头贴近金属测试件的无缺陷部位；用基于FPGA芯片的直接数字频率合成器产生脉冲方波信号，该脉冲方波信号经数模转换及放大后加载在激励绕组线圈上；通过并联有谐振电容的接收绕组线圈拾取该金属测试件返回的衰减振荡信号；该衰减振荡信号经信号处理模块的过滤、放大和分析后，获得一与金属测试件的无缺陷特征相对应的第三阻尼振荡波形并被设为参考信号；g.用所述电磁感应探头贴近金属测试件的缺陷部位；用基于FPGA芯片的直接数字频率合成器产生脉冲方波信号，该脉冲方波信号经数模转换及放大后加载在激励绕组线圈上；通过并联有谐振电容的接收绕组线圈拾取该金属测试件返回的衰减振荡信号；该衰减振荡信号经信号处理模块的过滤、放大和分析后，获得一与金属测试件的缺陷相关联的第四阻尼振荡波形；h.由计算机处理系统对第三阻尼振荡波形和第四阻尼振荡波形进行比较，得到第四阻尼振荡波形与第三阻尼振荡波形之间的实测的幅值差和相位差，并且由计算机处理系统将该实测的幅值差和相位差分别代入以幅值差数据为变量的与金属材料的缺陷大小成对应关系的函数表达关系和以相位差数据为变量的与金属材料的缺陷深度成对应关系的函数表达关系中，进而得出金属测试件是否有缺陷以及缺陷的大小和深度。所述的脉冲方波信号的方波占空比为0. 01 % -99. 99 %可调，脉冲频率设置为 10 500KHz，电压在1 50V之间。所述的数字频率合成器产生脉冲方波信号对激励绕组线圈进行激励或产生正弦波信号对激励绕组线圈进行激励。进一步的，还包括计算机处理系统对金属测试件缺陷大小的实测幅值差和相位差进行显示处理，该显示处理是将幅值差和相位差的数据通过颜色、阻抗或者B扫三种方式之一将缺陷显示在屏幕上。所述的电磁感应探头是将两片谐振电容片卷成圆柱形作为内芯，接收线圈缠绕在内芯外面，接收线圈与电容并联形成检测线圈，激励绕组线圈缠绕在工业纯铁工件上，罩住检测线圈，其中激励线圈的绕法不局限于本专利技术中的绕线方式。本专利技术的，是利用脉冲信号或正弦信号激励检测线圈，检测被检试件，得到谐振信号，经过滤波和放大，将信号展开送入频谱分析器与脉冲信号发生器提供的参考信号进行结合，经过傅里叶分析，得到一系列傅里叶级数系数的函数信号，通过频率和幅度的变化来检测铁磁性材料是否存在缺陷及缺陷的大小等情况。本专利技术是采用基于FPGA芯片的直接数字频率合成器产生脉冲方波信号，方波占空比为0. 01% -99. 99%可调，脉冲频率设置为10 500KHZ，电压在1 50V，也可产生正弦脉冲信号；将脉冲方波信号输入激励线圈，通过并联谐振本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于电磁谐振的金属材料的无损检测方法，包括标定和实测两个过程：在标定过程，它包括如下步骤：ａ．用一个设有激励绕组线圈和接收绕组线圈的电磁感应探头贴近一个标定金属材料的无缺陷部位；用基于ＦＰＧＡ芯片的直接数字频率合成器产生脉冲方波信号差数据为变量的与金属材料的缺陷深度成对应关系的函数表达关系中，进而得出金属测试件是否有缺陷以及缺陷的大小和深度。系统对第三阻尼振荡波形和第四阻尼振荡波形进行比较，得到第四阻尼振荡波形与第三阻尼振荡波形之间的实测的幅值差和相位差，并且由计算机处理系统将该实测的幅值差和相位差分别代入以幅值差数据为变量的与金属材料的缺陷大小成对应关系的函数表达关系和以相位，该脉冲方波信号经数模转换及放大后加载在激励绕组线圈上；通过并联有谐振电容的接收绕组线圈拾取该金属测试件返回的衰减振荡信号；该衰减振荡信号经信号处理模块的过滤、放大和分析后，获得一与金属测试件的缺陷相关联的第四阻尼振荡波形；ｈ．由计算机处理的衰减振荡信号；该衰减振荡信号经信号处理模块的过滤、放大和分析后，获得一与金属测试件的无缺陷特征相对应的第三阻尼振荡波形并被设为参考信号；ｇ．用所述电磁感应探头贴近金属测试件的缺陷部位；用基于ＦＰＧＡ芯片的直接数字频率合成器产生脉冲方波信号在实测过程，它包括如下步骤：ｆ．用所述电磁感应探头贴近金属测试件的无缺陷部位；用基于ＦＰＧＡ芯片的直接数字频率合成器产生脉冲方波信号，该脉冲方波信号经数模转换及放大后加载在激励绕组线圈上；通过并联有谐振电容的接收绕组线圈拾取该金属测试件返回深度的数值，并分别经步骤ｂ和步骤ｃ后，得到许多与标定金属材料的不同的已知缺陷深度相对应的数据，并由计算机处理系统将获得的标定金属材料的不同的已知缺陷深度所一一对应的数据处理成以相位差数据为变量的与金属材料的缺陷深度成对应关系的函数表达关系；，得到许多与标定金属材料的不同的已知缺陷大小相对应的数据，并由计算机处理系统将获得的标定金属材料的不同的已知缺陷大小所一一对应的数据处理成以幅值差数据为变量的与金属材料的缺陷大小成对应关系的函数表达关系；ｅ．不断地改变标定金属材料的已知缺陷间的幅值差和相位差，并且由计算机处理系统将所述幅值差处理成与标定金属材料中的已知缺陷大小相对应的数据，将所述相位差处理成与标定金属材料中的已知缺陷深度相对应的数据；ｄ．不断地改变所述标定金属材料的已知缺陷大小的数值，并分别经步骤ｂ和步骤ｃ后的缺陷部位所返回的衰减振荡信号；该衰减振荡信号经信号处理模块的过滤、放大和分析后，获得一与已知缺陷大小和深度相关联的第二阻尼振荡波形；ｃ．由计算机处理系统对第一阻尼振荡波形和第二阻尼振荡波形进行比较，获取第二阻尼振荡波形与第一阻尼振荡波形之考信号；ｂ．用所述电磁感应探头贴近所述标定金属材料中已知缺陷大小和深度的缺陷部位；用基于ＦＰＧＡ芯片的直接数字频率合成器产生脉冲方波信号，该脉冲方波信号经数模转换及放大后加载在激励绕组线圈上；通过并联有谐振电容的接收绕组线圈拾取标定金属材料，该脉冲方波信号经数模转换及放大后加载在激励绕组线圈上；通过并联有谐振电容的接收绕组线圈拾取标定金属材料的无缺陷部位所返回的衰减振荡信号；该衰减振荡信号经信号处理模块的过滤、放大和分析后，获得一与无缺陷特征相对应的第一阻尼振荡波形并被设为参...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高金渡，李达兴，
申请(专利权)人：厦门安锐捷电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：92
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。