[发明专利]基于快速傅里叶变换动态轨迹的脉冲涡流检测方法

说明书

技术领域

本发明属于涡流无损检测领域，涉及一种脉冲涡流检测方法，具体涉及一种基于快速傅里叶变换动态轨迹的脉冲涡流检测方法。

背景技术

涡流检测(Eddy Current Testing,ET)是建立在电磁感应原理基础上的一种无损检测方法，其检测对象为导电材料的表面及近表面缺陷。脉冲涡流检测(pulsed eddy current，PEC)技术是在常规涡流检测的基础上快速发展起来的，与传统技术中使用单个频率作为激励不同，使用了脉冲激励，为周期性矩形脉冲。脉冲激励电流的电磁场在导体中激励出脉冲涡流，脉冲涡流产生的电磁场被传感器接收。如果导体中有缺损，那么导体中的脉冲涡流及其产生的电磁场会有不同。由于脉冲激励包含了从直流到高频(高频一般为几十kHz到几百kHz)的很宽的频谱，不同频率形成的涡流在金属中具有不同的渗透深度，因此能够一次扫描检测多层结构不同深度的缺陷。

以目前的脉冲涡流检测来说，时域峰值大小和峰值时间对于进一步提高脉冲涡流检测性能已经表现出局限性。目前寻求的其他时域和时频域特征量尽管各具特色，但也还没有哪方面表现出绝对优势，因此，将脉冲涡流研究推进到动态轨迹的一步，正如传统涡流研究动态轨迹一样，是一个值得大力关注的方向。

中国专利(公开号：CN101413923A)公开了一种变脉宽激励的脉冲涡流检测方法。该方法采用变脉宽激励，可对被检构件的各区域特征进行检测。中国专利(公开号：CN101581699A)公开了一种基于时间闸的脉冲涡流无损检测方法，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，以得到被检构件的缺陷信息。上述方法存在如下不足：(1)用时域内的特征量进行信号表征，无法充分利用丰富的频域信息；(2)提离效应对检测的影响很大，不能有效地抑制检测过程中未知的提离干扰。

发明内容

为了克服现有技术之不足，本发明提供一种基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)动态轨迹的脉冲涡流检测方法，利用丰富的频域信息，将复频谱特征向量和动态轨迹相结合，能够检测缺陷，并有效抑制检测过程中的提离效应，实现检测速度快、效果好，抗干扰能力强的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。基于快速傅里叶变换动态轨迹的脉冲涡流检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)设定无缺陷区域：将探头放置在与被检件同材质试块的上表面可判定为无缺陷的区域，且探头无提离；

2)采集参考信号：采集步骤1)中探头的脉冲涡流信号，并保存为参考信号；

3)调试提离高度：提升探头与被检件的上表面之间高度距离；

4)建立纯提离信号数据库：采集无提离及不同提离高度时探头信号，并保存为提离信号，建立纯提离信号数据库；

5)提离信号FFT分解：对纯提离信号数据库中的提离信号进行FFT分解，将分解后的各个谐波频率的幅值和相位信息同时绘制在复平面内，建立针对各个谐波信号的纯提离复频谱动态轨迹数据库；

6)采集被检件的动态扫描信号：将探头放置在步骤3)中所述被检件的上表面待检区域，沿一定方向扫查，在扫查过程中连续采集扫查信号并保存；

7)被检件动态扫描信号FFT分解：对被检件的动态扫描信号进行FFT分解，将不同谐波的动态幅值和相位信息同时绘制在相应频率的纯提离信号动态轨迹复平面内；使被检件各个谐波成分的复频谱动态轨迹图与纯提离信号的动态轨迹图处于同一复平面内；

8)比较被检件动态扫描信号和纯提离扫描信号的轨迹，判断提离及缺陷的存在与大小：观察被检件动态扫描信号FFT分解后的动态轨迹点是否位于提离信号FFT分解后的动态轨迹中的提离为零处，如果是，表明无提离，则只需进行步骤9)通过动态轨迹判断缺陷大小；如果否，表明有提离，则需进行步骤9)及后面的步骤；

9)动态轨迹夹角分析：观察各个谐波下被检件的复频谱动态轨迹与纯提离的复频谱动态轨迹是否有夹角；如果出现夹角，则表明缺陷的存在；

10)如果同时存在提离和缺陷，则采用动态轨迹方法抑制提离，得出无提离时的脉冲涡流检测时域差分信号；首先是将被检件各谐波的动态轨迹进行平移：将被检件各谐波的动态轨迹平移到纯提离信号FFT分解后的相应谐波的复频谱动态轨迹中的提离为零处，得到平移后被检件各谐波的动态扫描信号；

11)平移后被检件动态扫描信号合成：采用快速傅里叶逆变换(IFFT)，对扫描路径上同一个采样点的各次谐波中平移后的轨迹点进行合成，则合成后的信号可抑制提离效应；