[发明专利]基于交流电磁场的非铁磁性材料不规则裂纹成像方法

说明书

本发明公开了一种基于交流电磁场检测的非铁磁性材料不规则裂纹成像方法，涉及无损检测缺陷成像技术领域，包括：借助栅格扫查方法获取交流电磁场面扫结果磁场信号Bz幅值矩阵，利用梯度场获取畸变磁场信号Bz最大畸变数值的梯度场矩阵，反映感应电流在不规则裂纹端点和边缘的聚集情况，进一步通过求取极值、祛除背景、归一化操作及灰度转换，得到非铁磁性材料不规则裂纹表面轮廓直观成像结果，有利于实现非铁磁性材料裂纹的可视化评估和剩余寿命精准预测。

技术领域

本发明涉及无损检测缺陷成像技术领域，尤其涉及一种基于交流电磁场检测技术的非铁磁性材料不规则裂纹成像方法。

背景技术

不锈钢、铝合金等非铁磁性导电材料在工业领域有着广泛的应用，由于长期在腐蚀介质、复杂应力环境中服役，材料表面可产生各种不规则裂纹，威胁结构的安全服役。交流电磁场检测(Alternating Current Field Measurement-ACFM)技术是一种新兴电磁无损检测技术，主要用于导电材料表面裂纹检测，其利用检测探头在导电试件表面感应出的均匀电流，电流在缺陷周围产生扰动引起空间磁场畸变，通过测量畸变磁场进行缺陷的检测和评估。当无缺陷存在时，导电试件表面电流呈均匀状态，空间磁场无扰动。

现有无损检测技术中，磁粉、漏磁等技术只能用于铁磁性材料缺陷检测；超声主要用于内部缺陷检测；渗透检测需要祛除涂层并对结构表面彻底清理，检测过程产生的废液可对环境产生污染；涡流检测技术依靠阻抗分析方法难以实现任意方向不规则裂纹的成像显示。交流电磁场检测技术在导电材料表面裂纹检测领域具有突出优势，目前交流电磁场检测技术依据特征信号Bx和Bz或其组成的蝶形图进行判定，其中，Bx和Bz信号分别为平行于试件表面(与探头扫查方向平行)和垂直于试件表面的磁场信号，该特征信号只能判定缺陷的存在，并对规则裂纹进行评估，无法实现不规则裂纹的成像显示，不能直观显示不规则裂纹的表面轮廓。

因此，有必要提出一种直观性好、能够实现非铁磁性材料表面不规则裂纹成像方法，呈现不规则裂纹的表面轮廓可视化形貌，为非铁磁性材料的缺陷评估、寿命预测提供精准数据支撑。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于交流电磁场检测技术的非铁磁性材料不规则裂纹成像方法，直观呈现不规则裂纹的表面轮廓可视化形貌，为非铁磁性材料的缺陷评估、寿命预测提供精准、可视化数据支撑。

本发明提供了一种基于交流电磁场检测的非铁磁性材料不规则裂纹成像方法，包括：

步骤一，利用交流电磁场检测探头以栅格扫查方式获取非铁磁性材料不规则裂纹上方同一平面不同位置磁场信号Bz幅值，定义探头扫查方向为X方向，在X方向的扫查路径提取等间距n个位置点，在与探头扫查方向垂直的方向提取等间距扫查路径数为m，由以上位置点的磁场信号Bz幅值形成m行n列矩阵对矩阵A的每一行元素[a_i1 a_i2… a_in]沿着X方向(矩阵A行方向)求取梯度得到矩阵A的梯度场矩阵

步骤二，求取所述梯度场矩阵B所有元素中的极值PGX_Bz，判定极值PGX_Bz是否小于0，如果是则乘以-1，得到正峰值矩阵C；

步骤三，判定正峰值矩阵C中每一个元素是否小于0，如果是则乘以0，得到祛除背景矩阵D；

步骤四，将祛除背景矩阵D所有元素的幅值归一化到0-1区间，得到归一化矩阵E，由归一化矩阵E的每个元素对应的坐标位置绘制不规则裂纹表面轮廓彩色图像F；

步骤五，将所述彩色图像F转换为灰度图G，得到非铁磁性材料不规则裂纹表面轮廓图像。