[发明专利]基于电容成像提离曲线的金属表面轮廓深度反演方法

说明书

本发明公开了一种基于电容成像提离曲线的金属表面轮廓深度反演方法，涉及无损检测信号处理领域，包括：获取电容成像探头在被测金属试件上沿提离方向扫描数据并选取拟合范围进行方程拟合；基于所述拟合后的方程构建提离和检测值一一对应数据库；获取沿检测方向检测值数据并基于所述构建的数据库进行一一匹配求解对应的提离序列；找寻最小提离值并对所述一一匹配求解的提离序列求差值得到被测金属试件轮廓深度反演结果。本方法利用电容成像在金属材料上提离曲线单调性，建立提离与检测值一一对应数据库，结合电容成像探头在被测金属试件上沿提离和检测两个方向的数据，以实现利用电容成像无损检测技术提离曲线解决金属被测件轮廓深度信息的反演。

技术领域

本发明涉及无损检测信号处理领域，尤其涉及一种基于电容成像提离曲线的金属表面轮廓深度反演方法。

背景技术

电容成像无损检测技术是将传统的平行板电容器展开至电容极板共面，利用共面的极板对之间的非线性电场作为探测场，对被测试件中的缺陷进行非接触式无损探伤。共面极板间的非线性电场可以穿透非金属材料到达金属材料表面，因此电容成像可适用于非金属材料内部缺陷和表面缺陷检测，同时也适用于金属表面缺陷的检测。基于此原理，电容成像无损检测技术一个重要的应用在于金属表面腐蚀的检测。

现有技术中，当电容成像应用于金属被测试件检测时，由于电场线从电容成像探头激励极板发出止于被测金属试件表面，其中被测金属件亚表面缺陷或者内部形态不会对检测结果造成任何影响，因此利用电容成像无损检测技术对金属表面缺陷的评估可以描述为金属表面轮廓特征的反演。在对于较大面积类型缺陷尤其是缺陷面积大于探头有效面积时，典型应用即金属设备的大面积均匀腐蚀，轮廓的特征可以描述成金属表面和电容成像探头距离的变化即检测过程中的提离距离的变化。类似于涡流或者其他电磁无损检测方法，电容成像技术对于电容探头的检测提离距离十分敏感。值得一提的是由于背板和探头中间屏蔽的存在导致提离曲线在0mm至2mm的范围内存在曲率复杂区域，但电容成像技术的提离曲线是单调递增的，因此每一个检测值都会仅仅对应一个提离高度，使得基于电容成像提离曲线的金属表面轮廓深度反演具有可能性。现有技术中利用电容成像检测技术对金属表面缺陷的评估例如用于金属表面腐蚀的检测都是采用肉眼直接观察检测成像结果进行判定。虽然检测成像结果在一定程度上可以给出腐蚀区域的大小范围，但是并没有一个有效的量化方法给出腐蚀区域的深度信息即减薄程度。在实际应用中，腐蚀往往是“悄悄进行的破坏”，其危害性往往容易被忽视，腐蚀减薄程度对于设备结构的安全性能评估具有极其重要的作用，关乎着人民的生命财产安全。以钢材为例，每腐蚀减薄1mm，其强度会下降5％至10％。不是说这块金属腐蚀完了才会发生破坏，当壁厚因腐蚀减薄到一定程度，在载荷或压力等作用下，就可能会发生破坏事故。由此可见，对于利用电容成像无损检测技术对金属表面轮廓特征的检测尤其是在腐蚀减薄程度的检测中量化的重要意义。

因此，有必要提出一种基于电容成像无损检测技术提离曲线的定量的、适用于金属表面轮廓深度信息反演的方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于电容成像提离曲线的金属表面轮廓深度反演方法，通过利用电容成像在金属材料上提离曲线的单调性，建立提离与检测值一一对应反演数据库，结合电容成像探头在被测金属件上沿提离和检测两个方向的数据，以实现利用电容成像无损检测技术提离曲线解决金属被测件轮廓深度信息的反演。