[发明专利]双层双D型线圈及基于线圈的缺陷方向检测方法和装置

说明书

本发明公开了一种双层双D型线圈及基于线圈的金属构件缺陷方向检测方法和装置，线圈包括互相平行的上层线圈和下层线圈，上层线圈和下层线圈的形状都为双D型；上层线圈和下层线圈的最外层半径、线圈匝数和线间距均相等，两个线圈所在平面之间的距离即上下两层线圈之间的距离。检测装置包括激励信号发生模块、双层双D型线圈探头、被测试件、信号放大滤波模块、数据采集和处理模块和缺陷方向定量检测模块。本发明提出了一种双层双D型线圈结构，并基于该结构提出一种金属构件中缺陷方向的定量检测方法与装置，可实现对金属构件中缺陷方向的定量无损检测，为实现缺陷深度和宽度的定量无损检测奠定基础，提高脉冲涡流定量检测金属构件缺陷的精度。

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，特别涉及一种双层双D型线圈结构及基于双层双D型线圈的金属构件缺陷方向定量无损检测方法和装置。

背景技术

涡流检测技术是利用电磁感应原理，通过测定被检工件内感生涡流的变化来无损评定导电材料及其工件的某些性能，或发现缺陷的无损检测。

与涡流伴生的感应磁场与原磁场叠加，使得检测系统的综合磁场随着金属构件的电磁特性、缺陷几何参数或者提离距离的变化而变化，从而引起检测线圈的复阻抗发生变化。因为导体内感生涡流的幅值、相位、流动形式及其伴生磁场受导体的物理特性影响，因此通过监测检测线圈的阻抗变化或者综合磁场的变化来非破坏地评价金属构件物理性能和完整性等。

常规涡流检测是一种表面或近表面的无损检测方法。与其它无损检测方法比较，涡流检测具有以下优势：(1)对导电材料表面和近表面缺陷的检测灵敏度较高；(2)应用范围广，对影响感生涡流特性的各种物理和工艺因素均能实施监测；(3)不需耦合剂，易于实现管、棒、线材的高速、高效、自动化检测；(4)在一定条件下，能反映有关裂纹深度的信息；(5)可在高温、薄壁管、细线、零件内孔表面等其它检测方法不适用的场合实施监测等。但由于缺陷的方向、缺陷深度和缺陷宽度会对综合磁场产生耦合影响，因此涡流无损检测技术很难实现对缺陷方向、深度和宽度的同时检测。因此需要多种无损检测方法相结合实现对金属构件中缺陷的定量无损检测。

吴德会等人在《表面缺陷的方向性对漏磁场分布的影响》一文中，通过方针和实验对比分析了漏磁无损检测MFL中长缺陷和短缺陷方向性对漏磁无损检测系统x、y、z三个方向磁场的影响及其影响规律。研究表明被测对象的磁化方向与缺陷的方向垂直时，检测信号的幅值越大，被测对象的磁化方向与缺陷的方向平行时，检测信号的幅值越小。王超等人在《缺陷方向对基于GMR的电涡流缺陷检测的影响》一文中，通过仿真与实验研究了基于GMR的矩形线圈激励的电涡流检测探头和缺陷方向之间的定性与定量关系。研究表明：缺陷垂直于线圈底面激励电流时，缺陷对电涡流阻断效果更强，由缺陷引起的磁感应强度的变化更加明显，缺陷的可辨识性更高。在此基础上对不同方向缺陷进行扫描实验，缺陷平行于激励线圈轴线时得到的磁感应强度分布曲线峰值清晰，缺陷信号更加突出，同时峰值点的位置也更加明确，为利用峰值距离进行缺陷尺寸的判断奠定了基础。

涡流无损检测可以实现对金属构件中人工缺陷的定量测量，是检测金属构件中表面和亚表面缺陷常用的方法之一。但是现有的研究表明，不同方向的缺陷对金属构件中涡流的阻隔程度不同，因此缺陷方向对电磁涡流无损定量检测结果产生重要影响，但是并没有研究文献提出测量缺陷方向的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双层双D型线圈结构，并基于该结构提出一种金属构件缺陷方向定量无损检测方法与装置，可实现对金属构件中缺陷方向的定量无损检测，为实现缺陷深度和宽度的定量无损检测奠定基础，提高脉冲涡流定量检测金属构件缺陷的精度。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种双层双D型线圈结构，包括互相平行的上层线圈和下层线圈，上层线圈和下层线圈的形状都为双D型；上层线圈和下层线圈的最外层半径、线圈匝数和线间距均相等，两个线圈所在平面之间的距离即上下两层线圈之间的距离d；