[发明专利]用于脉冲涡流检查的自动提离补偿

说明书

技术领域

本发明涉及可以用于检测材料或结构尤其例如诸如航空器面板和 管道等这样的导电结构中存在的诸如腐蚀、裂纹等缺陷的方法和设备。

背景技术

诸如腐蚀、裂纹等缺陷会削弱材料或结构的结构整体性。许多工 业中结构的故障可以具有非常严重的后果，这些故障比如诸如形成气 体或输油管等这样的管道或航空器面板的部件的结构故障。因此，相 当多的工作致力于结构的检查上，以便确定它们是否具有或获得可以 影响它们的结构整体性的任何缺陷。

结构可被视觉检查以试图检测缺陷。然而，虽然一些缺陷能够被 视觉检查，比如会导致表面变形的严重腐蚀，许多缺陷比如从结构的 外部表面不容易看出的裂纹或腐蚀会被漏掉。此外，许多结构会用油 漆、涂料和绝缘体的层覆盖，这会使视觉检查甚至更困难。

检查结构以便检测缺陷的另一方法涉及超声波。然而，除非随后 的层被机械结合在一起，超声波仅可以穿透结构的单层。因此，检测 多层结构中的缺陷是困难的。

检测结构中的缺陷的另一方法是利用涡流。涡流检查在检测导电 结构中裂缝方面具有相当大的优点，并且具有非常宽范围的应用。它 是非破坏性的，并且可以检测肉眼看不见的裂缝。通常用单个频率实 现非破坏性检测。有时可以使用两个频率或多个频率，以便提高检查 能力和检测可靠性。涡流可以穿透材料的多个层，以便发现会威胁材 料或结构的可用性的隐藏损伤。然而，为了在复杂结构中精确定位缺 陷位置，传统的涡流技术遇到因频率衰减引起的困难。脉冲涡流(PEC) 方波脉冲提供宽带频率能量，特别在低频率处。因此，其提供了关于 缺陷深度的更多信息和后续的数据处理的潜力。

探头提离是与在要被测试结构的表面上移动探头相关的问题，其 在于探头和要被检查结构之间间距的变化产生接收信号中的虚假变 化，该虚假变化会掩蔽指示真实缺陷的变化，这对于识别缺陷是误导 的。例如，在其之上移动探头的结构表面的变化，比如油漆和/或涂层 厚度，铆钉的表面特征的存在，和操作者在使用中施加至探头的压力 的变化，可以产生提离中的变化。

US6344741和CA2312101公开了一种用于补偿脉冲涡流技术中的提 离变化的方法。从在没有缺陷的位置处距离要被测试结构两个或多个 不同提离距离处的探头获得校准信号。确定检测信号在时域中交叉的 点，以在时域信号的该特定时间点处建立“相交的提离点”。在校准 信号交叉的相同时间点处比较后续的时域测试信号的幅度，以便补偿 提离。

然而，交叉点可能不是非常精确，并且当检测不同大小缺陷时可 能漂移。此外，仅在接收信号上的单个点处实现提离补偿，使仅有限 量的信息从时域信号可用，限制了缺陷分析。

US5391988公开了一种利用涡流测试检测导电物体中的裂缝的方 法。铁氧体磁心具有缠绕在其上的初级和次级线圈。矩形波电流被供 给至初级线圈，以在次级线圈中感应脉冲波形的电压。以对应于两个 不同阈值电压的两个分开的时间情况测量感应电压的脉冲持续时间。 利用两个测量的脉冲持续时间的比较，消除铁氧体磁心和导电物体之 间距离(提离)变化的影响。

US6573712公开了一种检查装置，其具有驱动部件，用于调节检查 探头的位置以保持恒定的提离。

作出关于提离发生和相关的提离距离的正确判断，使得能够消除 检测信号中提离引起的、掩蔽缺陷信号的分量，从而可以恢复缺陷信 息，以便产生可靠的检测结果。

发明内容

依据本发明的第一方面，提供一种用于补偿涡流探头和导电样品 的表面之间的间隔(提离)的方法，该方法包括：

通过将涡流探头定位在没有缺陷的样品区域和距离样品表面已知 的参考间隔(提离)处，激励探头以在样品中产生涡流，并且感应以 该已知的参考间隔在导电样品中产生的涡流产生的参考信号，以及确 定感应的信号的梯度值，获得至少一组参考数据；

通过将涡流探头定位在距离样品表面未知的间隔(提离)处，激 励探头以产生涡流，并且确定随后的测试信号的对应梯度值，执行后 续的测试测量，以及

通过确定至少一个参考信号和测试信号之间的差异，补偿测试测 量中涡流探头和样品表面之间的间隔(提离)。