[发明专利]ACFM数字化检测仪

说明书

技术领域

 本发明涉及一种检测仪，尤其涉及一种ACFM数字化检测仪。

背景技术

近年来，在涡流检测和漏磁检测的基础上，发展起来一种新的无损检测技术——扰动磁场检测技术（Alternating Current Field Measurement，简称ACFM）。该技术利用导电材料在交变电流作用下，材料中的缺陷裂纹将改变其周围的感应电流的分布，从而改变铁磁试件表面感应磁场的分布。通过测量表面感应磁场分布的变化，并根据数学模型的反演，检测确定裂纹缺陷的长度和深度特征。

金属材料大量作为受力构件使用，广泛应用于航空航天、电力、铁路、压力容器等行业。构件在使用过程中，在应力腐蚀、疲劳载荷、内部工作介质或外部工作环境的作用下，易在开槽、空洞、疏松、应力集中处，和焊缝及其热影响区域产生表面裂纹。裂纹缺陷是金属构件的一种主要损伤形式，裂纹尺寸是评价构件安全可靠性的重要参数。因此在对构件进行无损检测时能快速、方便、准确地检测出裂纹等缺陷，并能进行精确地定量表征，对于预防构件的断裂故障和防止重大恶性事故的发生具有重要意义。

传统的无损检测方法如磁粉检测和渗透检测，其检测灵敏度较高，但它们对构件表面要求较高，需要对表面进行除漆等清理工作，增加了大量的检修工时和作业量；超声检测则因为构件表面粗糙不平而声耦合较差，使得准确定量检测比较困难；涡流检测实现了非接触检测，无需耦合介质，但由于影响检测信号因素较多，对检测人员素质要求高，易造成漏判或误判，影响检测质量。扰动磁场检测技术是一种新的检测技术，该方法检测速度快、精度高，定性、定量检测一次完成，能实现非接触检测，无需清理金属表面的油漆和涂层，同时不需要标定试块，具有传统无损检测方法无法比拟的优点。研制新的扰动磁场检测仪将具有广阔的应用前景。

ACFM技术是从交流电压降测量法(ACPD)发展而来的。英国伦敦大学无损检测中心为了克服ACPD法要求探头和工件间要求良好接触等的缺点和不足，提出了通过交流电磁场的感应，测定表面感应磁场的变化(扰动磁场)来检测工件缺陷的新思路(ACFM方法)。随后，英国的技术软件公司(TSC公司)开发了相关仪器，并于20世纪末开始探索性应用于海洋石油平台的检测。由于该仪器价格昂贵，测量精度还有待于提高，在我国还没有得到应用。目前，在我国还没有研制出公认成熟的检测仪器。但是由于该项技术与涡流检测、超声检测等相比具有明显的优越性，开发相应廉价高效的ACFM检测仪将具有广阔的应用空间和巨大的经济效应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种ACFM数字化检测仪，该检测仪器的检测方法速度快、精度高，定性、定量检测一次完成，能实现非接触检测，具有传统无损检测方法无法比拟的优点。该检测仪器的特点代表着检测仪器的发展方向，具有广阔的应用前景。目前这种仪器我们国内还没有进入实用阶段，还没有市场化，还没有研究单位或高校报道研制出这种数字化的检测仪。

该检测仪从目前来看，国内还没有公司生产基于扰动磁场检测技术的检测仪器。能够实现ACFM检测功能的研究还处于实验室阶段。目前，在我国高校研究所对ACFM检测仪的研制有两种思路，一种是利用集成模拟电路进行信号处理，通过数据采集卡，把信号输入PC机进行显示，除采用DDS信号源之外，包括锁相放大电路在内的其他电路均采用模拟电路来实现。还有一种研发思路为信号调理采用模拟电路，然后直接利用数据采集卡将信号采集进入PC机，最后利用LABVIEW虚拟仪器完成信号的处理和显示。虽然这两种思路均可以实现缺陷信号的检测，但由于大量模拟电路的运用，无法避免模拟电路存在的弊端，无法很好地实现检测仪器的集成化和数字化，对检测精度有较大的限制。虚拟仪器的使用又限制了检测的灵活性，特别是锁相放大器。这两种思路都无法保证参考信号的严格正交性，导致锁相放大之后的信号产生波动，使检测的精度和准确性下降。