[发明专利]一种欠阻尼状态脉冲涡流检测系统

说明书

本发明公开了一种欠阻尼状态脉冲涡流检测系统，检测系统采用固定频率的低频脉冲信号作为激励信号，通过特殊设计的欠阻尼状态脉冲涡流传感器，保证系统输出响应信号为振幅衰减的正弦波信号，该信号的首个波峰处于过冲状态，有效放大了缺陷信号；系统的激励频率保持不变，只需更换不同参数的欠阻尼状态脉冲涡流传感器，就能够在激励线圈中产生不同频率的正弦波信号，从而获得与多频涡流检测近似的检测效果，使得脉冲涡流检测系统也能够如正弦波激励的涡流检测系统一样，通过频率的调节抑制干扰信号，提高信噪比。该系统的电路复杂性大大降低；振幅衰减的正弦波信号携带更丰富的信息，方便采用时频分析的方法提取特征量，实现缺陷的定量检测。

技术领域

本发明涉及一种脉冲涡流检测技术，尤其涉及欠阻尼状态下脉冲涡流的信号特征与缺陷间具有更为明确的对应关系，具体为一种欠阻尼状态脉冲涡流检测系统。

背景技术

脉冲涡流检测技术，简称PEC，是近些年快速发展的新型无损检测技术之一,传统涡流检测中使用单一频率正弦信号作为激励，通过分析检测信号的电压值及相位角来判别缺陷,而脉冲涡流选择具有一定占空比的方波信号为激励信号，通过对瞬态感应磁场时域响应的分析来确定缺陷相关信息，其中多以磁场最大值及其出现的时间点、信号过零时间点等时域信息作为特征量来表征缺陷的性质及大小。

脉冲涡流可以提供某段区域内的连续多频激励信号，在理论上脉冲涡流会比传统涡流提供出更多的信息，而固定频率的正弦波涡流衰减速度又明显快于方波激励信号，所以脉冲涡流就可以检测到深度较大的深层缺陷。

虽然脉冲涡流无损检测技术拥有多项优势，也表现出了很广的应用前景，但也存在技术的局限性，具体表现为：无法摆脱涡流检测中提离效应对检测结果带来的影响；理论基础虽然已建立，但仍然没有足够全面而系统的评估体系，缺陷和特征量之间的映射关系仍然不够完备，这限制了脉冲涡流检测在一些特定环境下的使用率。除此之外因为脉冲涡流检测时通过对瞬态感应磁场时域响应的分析来确定缺陷相关信息，而缺陷所引起的瞬态响应信号的变化往往非常微小，因此脉冲涡流检测对信号的质量需求很高，而外界环境往往会导致信号的紊乱或产生杂波，为了保障检测的精度，不仅必须对信号进行消噪等预处理，也给整个检测系统带来了更为严苛的需求，导致整个检测系统变得繁杂，整体检测体系尚不完善。

针对以上亟待解决的问题，本发明通过欠阻尼状态的脉冲涡流传感器使检测系统处于二阶欠阻尼状态，其响应信号具有过冲量的幅值衰减的正弦波信号，使整个系统复杂程度降低，用过冲量这一时域信号特征量和频谱分析中最大值这一频域信号特征结合，能有效检测腐蚀的深度和宽度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种欠阻尼状态脉冲涡流检测系统，欠阻尼状态的脉冲涡流传感器，有效抑制提离效应的影响，放大信号变化，提高信噪比，使检测系统的复杂性降低，采用时频分析的方法提取特征量，实现缺陷的定量检测。

本发明是这样来实现的，一种欠阻尼状态脉冲涡流检测系统，它包括脉冲信号发生器和功率放大器构成的激励信号源、欠阻尼状态脉冲涡流传感器、检测信号放大调理电路、A/D转换电路、计算机，系统原理框图如图1所示；其特征是：脉冲信号发生器产生低频脉冲信号经功率放大器放大后输出到欠阻尼状态脉冲涡流传感器，欠阻尼状态脉冲涡流传感器输出的检测信号经放大调理电路完成信号调理，再经由A/D转换电路转换为数字信号送至计算机，在计算机中完成信号分析和特征提取；该系统包含特殊设计的欠阻尼状态脉冲涡流传感器，藉此传感器使系统构成二阶欠阻尼系统，在脉冲信号激励下，其响应为振幅衰减的正弦波信号，该信号包含材质不连续等缺陷的相关信息，通过时频分析方法提取特征量，实现缺陷的定量检测。