[发明专利]在质量未知的测试物体上平衡涡流阵列系统的方法

说明书

本申请是申请日为2008年4月7日、申请号为200810100330.2且题为“在涡流检验系统中用于纵向缺陷检验的方法和算法”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及采用涡流技术的部件检验，并且更具体地，涉及处理来自涡流探头阵列的信号。

背景技术

在整个说明书中，对相关技术的任何描述绝对不应当视为承认这种技术为广泛公知的，或者形成了该领域公知常识的一部分。

涡流检验（inspection）通常用于检测诸如管或钢坯的所制造的部件中的缺陷。一般被称为涡流探头的检验线圈被定位成靠近要检验的工件，并且采用高频交变电流来驱动，该交变电流又在测试件(test piece)表面附近产生交变磁场。该磁场在测试件的导电表面中感应（induce）涡流，该涡流被涡流探头感应并测量。如果缺陷或者瑕疵存在于测试件的表面上，涡流的流动将被改变，并且该变化将很容易被涡流探头检测到。这些电流变化的幅度和位置随后可以被分析并记录，例如，通过测试人员的目视检查或者通过自动报警算法处理，以确定缺陷或者瑕疵的尺寸和位置。涡流阵列系统包括多个检验线圈，布置这些线圈使得有助于特定的检验任务。

单元件和阵列探头涡流检验系统两者都要求探头在扫描前达到平衡，以确保缺陷检测和尺寸估计是准确的。某些不可避免的变化，诸如精确的探头放置，线圈组件之间的制造差异或者环境变量，使得不可能对于给定表面预测涡流探头中的一个或多个线圈感测的准确阻抗读数。平衡是一种过程，通过该过程涡流探头中的每一线圈的参考读数被测量并记录。然后从每一线圈感测的所有的随后测量中减去该参考值，将每一阻抗读数的基线或者零点拉至零。

使涡流探头中线圈平衡的问题复杂化的原因是测试件中逐单元地发生改变。诸如冶金差异或几何变化的某些因素将影响每一测试件的阻抗，并且因此导致对于相同的磁场产生不同的涡流。结果，基线测量将随测试件而偏移。这对于精确检测缺陷并测定其大小是有问题的。

涉及涡流系统中探头平衡的第二个复杂性是通常称为基线漂移的问题。在这种情况下，例如，沿着单个测试件的扫描路径的冶金、几何或者温度的变化导致探头中的每个涡流线圈看到的基线阻抗读数在阻抗平面内漂移。虽然这些阻抗变化通常可以预期并且处于制造工艺的容许公差内，它们可能限制涡流检验系统的灵敏度并妨碍小缺陷的检测。

在现有技术系统中，由测试件变化以及基线漂移引起的这些基线位移利用高通滤波器来消除，该滤波器将消除所测量的涡流信号的DC分量，因此将测试件的零点移动到零，而不管测试件的内在阻抗，并且仅仅通过被测的涡流信号中的波动，该波动相应于缺陷或者瑕疵。高通滤波器的使用是解决这些问题的一种有效方案，但是它也引入了重大的局限性。虽然测量的涡流信号中的简短的波动将通过高通滤波器而相对不发生改变的，相当长的缺陷，诸如可能存在于钢管或钢条上的那些缺陷，将无疑被扭曲。这可能影响准确度，并且在一些情况下，甚至影响缺陷或者瑕疵本身的检测。此外，不论数字实施或者在模拟电路中实施，具有低到足以使用的截止频率的高通滤波器将需要相当多的的资源和/或处理时间。

在美国专利号4218651提出的方法中公开了这样一种方法，其利用固定在测试头内的至少一个涡流探头，这允许一个探头或多个探头围绕测试件旋转。该技术及其变形已经成为标准操作规程 ，并且对于本领域的技术人员而言应当是公知的。利用这种方法，与测试件的纵轴平行的缺陷将被可靠测量，即使采用高通滤波器来处理原始的测量数据。然而，这种方法总是要求复杂的机械装置，这将增加成本并降低测试系统的可靠性并且大大限制检测单元的速度。此外，这种方法仅仅对于圆柱形测试件是有用的。

其它有关的以及背景技术可以在美国专利号3152302，4203069，3906357，4673879，4965519和5371462中找到。上述专利的内容在此引入以供参考。

因此，有利的是提供一种处理来自涡流阵列的信号的方法，其消除了测试件之间的不同基线阻抗以及基线漂移的影响，同时不使实际的缺陷数据失真。而且，如果该方法在机械上可简单实施并且有益于高扫描速率，则是有利的。如果该新方法可应用到具有除了圆形的诸如但不局限于椭圆形、矩形以及六边形的几何形状的横截面的条状物上，则其也是有利的。如果该新方法可以不使用过度的系统资源或处理时间而被实施，则其也是有利的。

发明内容