[发明专利]基于双线圈结构的柔性电磁超声检测系统及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及柔性电磁超声探头技术备领域，具体涉及一种基于双线圈结构的柔性电磁超声检测系统及检测方法。

背景技术

作为目前最为重要的无损检测方法之一，超声检测被广泛运用在航空航天、能源、材料等重大装备的安全检测，对提高机械装备的安全可靠性，防止事故发生发挥着重要作用。但目前常规压电超声检测技术要求探头必须与被测件有很好接触，并需要液态耦合剂。随着现代工业和科学技术的发展，产品的复杂程度越来越高，生产及服役环境也更为苛刻(如高温、高压、强腐蚀和辐射等)，使得常规超声检测技术的应用受到了很大的限制。此外，常规超声检测还存在扫描速度慢，不易于实现自动化检测等弱点。因此，电磁超声等非接触超声检测技术一直是超声检测领域中的一个研究热点和突破方向。

相较于压电超声，电磁超声无损检测方法因非接触性、无需耦合剂、适应性强、检测速度快等优点在高温、在线无损检测中表现出其独特的优越性但传统电磁超声探头一般采用永磁体-线圈结构或者电磁体-线圈结构，探头体积较大，对于曲面以及表面复杂、检测空间狭窄的情况难于使用。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于双线圈结构的柔性电磁超声检测系统及检测方法，能够对表面复杂和狭窄空间的情况进行定量无损检测。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

基于双线圈结构的柔性电磁超声检测系统，包括偏置磁场线圈1、涡流线圈2、短脉冲大电流源3、长脉冲大电流源4、脉冲延时触发器5、带通滤波器6、前置放大器7、信号采集设备8和计算机9；

所述偏置磁场线圈1用于提供偏置磁场；所述涡流线圈2用于激发和接受超声波信号；所述偏置磁场线圈1和涡流线圈2构成柔性电磁超声探头；

所述偏置磁场线圈1的一端与长脉冲大电流源4的一端连接，所述涡流线圈2的一端与短脉冲大电流源3的一端连接，短脉冲大电流源3的另一端与脉冲延时触发器5连接，长脉冲大电流源4的另一端也与脉冲延时触发器5连接；所述涡流线圈2的另一端与带通滤波器6的输入端连接，进行滤波处理，带通滤波器6的输出端与前置放大器7的输入端连接，前置放大器7的输出端连接信号采集设备8的一个输入端，信号采集设备8的另一个输入端连接脉冲延时触发器，信号采集设备8的输出端接入计算机9。

所述偏置磁场线圈1和涡流线圈2为饼形线圈。

所述偏置磁场线圈1和涡流线圈2相邻放置，偏置磁场线圈1的材料为0.2～1mm的漆包线，涡流线圈2的材料为0.1～0.2mm的漆包线。

上述所述基于双线圈结构的柔性电磁超声检测系统检测金属内部缺陷的方法，包括如下步骤：

步骤1：按照待检测金属试件10表面曲率绕制偏置磁场线圈和涡流线圈，偏置磁场线圈和涡流线圈的尺寸形状完全相同，均为饼形线圈，在偏置磁场线圈1和涡流线圈2之间添加锡箔纸16，并将偏置磁场线圈1、涡流线圈2和锡箔纸16固定在一起；最后将偏置磁场线圈紧贴待检测试件表面放置；

步骤2：长脉冲大电流源4向偏置磁场线圈1通入长脉冲大电流13，使偏置磁场线圈1在待检测金属试件10表面产生平行于待检测金属试件平面的低频偏置磁场；

步骤3：短脉冲大电流源3向涡流线圈2通入短脉冲大电流15，使涡流线圈2在待检测金属试件10表面产生涡流；在偏置磁场线圈1产生的平行于待检测金属试件平面的偏置磁场的作用下，待检测金属试件表面将产生垂直待检测金属试件平面传播的超声纵波；

步骤4：脉冲延时触发器5分别对长脉冲大电流源4和短脉冲大电源3进行不同的延时触发，以消除频率较高的上升沿的影响，并产生一个合适的激励周期；短脉冲大电流源3和信号采集设备8的触发时间相同；

步骤5：采用涡流线圈2接收步骤3中产生的超声纵波，并送入带通滤波器6对由偏置磁场线圈1产生的噪声信号进行过滤；

步骤6：通过前置放大器7中对滤波后的检出电压信号进行放大；

步骤7：通过信号采集设备8中对检出电压信号进行采集，进行模数转换，并送入计算机9进行分析；

步骤8：：计算机9根据该待检测金属试件对应的纵波传输速度c_p和所采集到检出电压信号中缺陷信号所对应的回波时间t，计算出金属件内部缺陷距离待测金属试件10表面的位置d，

所述长脉冲大电流13为低频长脉冲大电流，脉冲长度为0.1～5ms，信号幅值为50～500A。