[发明专利]一种涡流雷达缺陷检测、定量和成像方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于装备无损检测、材料表征评估、结构健康监测和产品质量控制等技术领域，特别是涉及一种涡流电磁无损检测方法及系统。

背景技术

随着现代科学和工业技术的发展，无损检测技术已成为保证产品质量和设备运行安全的必要手段。目前具有代表性的无损检测技术主要有射线检测、超声检测、渗透检测、磁粉检测、涡流检测（Eddy Current Testing, ECT）以及发展迅速的热成像检测、错位散斑干涉等技术。

涡流检测技术是建立在电磁感应原理基础上的一种无损检测方法，适用于导电材料。其基本原理是，给导体附近的线圈施加激励信号，通过测量线圈中的电压或电流变化，就可以判断导电材料中有无缺陷，并推断出缺陷的大小。涡流检测技术是一个大家庭，包含常规涡流检测、多频涡流检测、远场涡流检测和脉冲涡流检测等技术。

涡流检测技术种类繁多，大致可分为稳态法和瞬态法。稳态法采用一个或多个交流信号去激励涡流传感器，其采用的信号处理与分析技术主要是阻抗分析法，通过幅值和相位的变化对缺陷进行检测和深度定量[1, 2]。瞬态法主要采用随时间变化的电压或电流信号去激励涡流传感器。典型的瞬态法是脉冲涡流检测技术（Pulsed Eddy Current Testing, PECT）。瞬态法涡流传感器的输出信号是随时间变化的，主要从时域或频域响应信号中提取各种特征值来检测和评估缺陷。由于具有检测速度快、深度大、灵敏度高、频谱宽、易定量等优势，瞬态法已成为最具发展前景的一类涡流检测技术[3]。

申请号为200910111030.9的中国专利公开了一种基于时间闸门的脉冲涡流检测方法，用阵列区域内各位置点检测信号在同一时间点的相对幅值数据进行成像处理，以得到被测构件的缺陷信息[4]。申请号为201310224561.5的中国专利公开了一种脉冲涡流缺陷定量检测方法及检测系统，该检测方法利用无缺陷时的参考信号和缺陷情况已知的检测信号在时域内的差分峰值或频域内基频差分峰值对被测试件表面缺陷深度或宽度进行标定与检测[5]。申请号为201410017024.8的中国专利公开了一种变脉宽激励的脉冲涡流检测方法，采用变脉宽激励，可对被测构件的各区域特征进行检测，不易受噪声影响[6]。

除采用脉冲信号进行激励外，含有多频信息的调频信号也被用来激励涡流传感器。申请号为201010506292.8的中国专利公开了一种调制多频涡流检测方法，对检测信号进行FFT 变换后提取特征值，可有效降低涡流检测系统激励信号和响应信号的峰值因数，提高检测速度[7]。

当前涡流检测技术也存在一些不足，主要表现在：1）受电磁场衰减和噪声干扰等影响，信号的信噪比较低；2）对内部缺陷的深度定量精度不高，很难判断缺陷离被检对象表面的距离；3）主要依靠时域特征值和检测点位置进行C扫描成像，抗干扰性差。

雷达是英文Radar的音译，源于Radio detection and ranging的缩写，原意为“无线电探测和测距”，即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。信号获取和处理是雷达领域的关键技术。互相关技术是雷达领域的一种信号处理技术。互相关用来表示两个信号之间相似性的一个度量，通常通过与已知信号比较用于寻找未知信号中的特性。它是两个信号之间相对于时间的一个函数，反映的是两个信号在不同的相对位置上互相匹配的程度。互相关技术可以提高检测信号的信噪比，一些特征值的延迟时间可以用来表征目标的空间位置。

本发明提供一种涡流雷达（Eddy Current Radar）缺陷检测、定量和成像方法及系统，把被检对象中的缺陷视作需要检测定位的目标，采用雷达领域中的互相关技术实现缺陷的检测、深度定量及成像。所公布的方法及系统具有检测信噪比高、深度定量准确、抗干扰性好等优点，可广泛应用于航空航天、石油化工、核电、铁路、汽车、特种设备、冶金、土木等领域。

参考文献：

[1] 任吉林，林俊明，电磁无损检测，科学出版社，北京，2008；

[2] 徐可北，周俊华，涡流检测，机械工业出版社，北京，2004；

[3] 何赟泽，电磁无损检测缺陷识别与评估新方法研究，国防科学技术大学，长沙，2012；

[4] 林俊明，一种基于时间闸门的脉冲涡流无损检测方法，林俊明，中国，2009；

[5] 于亚婷，关佳，一种脉冲涡流缺陷定量检测方法及检测系统，电子科技大学，中国，2013；

[6] 武新军，李建，张卿，变脉宽激励的脉冲涡流检测方法，华中科技大学，中国，2014；