专利名称：一种电涡流检测系统及方法
技术领域：
本发明属于检测与自动化装置技术领域，涉及一种电涡流检测系统及方法。
背景技术：
现有的电涡流检测技术主要包括传统电涡流检测技术和脉冲涡流检测技术。与传统涡流检测技术相比，脉冲涡流检测技术具有平均功率小，瞬时功率大，穿透深度大，测量速度和效率更高等优点。
但脉冲涡流检测技术也有其自身的局限性，比如和传统单频涡流作为激励源的涡流检测相比，虽然具有可实现宽频带范围内分析的优点，但这却对检测系统的信噪比提出了更高的要求；对检测试件各种参数变化的高敏感性，也使得这项技术在实际的检测过程中，同样也易受到提离效应的影响；此外，目前所建立的理论依据和检测模型尚不完备，这些问题都限制了脉冲涡流检测技术实际检测能力和应用范围的进一步发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于脉冲激振原理的电涡流检测系统，为非接触检测提供了一种新的检测思路和信号处理方法。本发明的另一个目的在于提供上述电涡流检测系统的检测方法。本发明的目的是这样实现的，一种电涡流检测系统，包括传感器、信号发生器和信号采集器；信号发生器产生脉冲激励，传感器包括线圈，线圈探头两端会形成周期性的稳定激振响应信号，信号采集器实现对激振响应信号的观测和采集。所述电涡流检测系统还包括定标台，所述线圈探头固定在所述定标台的支架上且正对待测金属试件中心。本发明的另一个目的是这样实现的，采用积分差值法处理上述电涡流检测系统激振响应信号，无需对信号进行滤波放大处理，可以获得较大的信噪比；具体步骤如下步骤一，求各激振响应信号的采样起始点，被测金属试件Omm位移处激振响应信号的采样终止点，记录Omm位移处采样起始点与采样终止点之间的数据长度，确定采样样本数据长度；步骤二，确定各位移处采样数据样本，并求各位移点处对应的采样之后激振响应信号的电压绝对值累加值；步骤三，以Omm位移处累加值为基值，求各位移处对应差值电压，以此差值电压作为特征量建立其与位移值之间的关系；步骤四，采用插值法，求位移测量值。本发明具有如下有益效果I、本发明采用脉冲激振电涡流检测方法进行检测，检测响应信号是标准稳定的周期谐振衰减信号，采用积分差值法可很好的分析检测信号，完成检测，检测精度高。2、本发明采用脉冲激振检测方法，检测响应信号中包含的信息量较丰富，优于脉冲涡流检测方法，运用适当的特征量提取方法即可很好的得到特征量和被测物理量之间的明确关系。3、本发明运用积分差值法对检测响应信号进行处理，无需滤波放大等处理，提取出的积分差值点可很好的表述位移变化与电涡流检测之间的变化关系，且计算简单，检测精度较高，计算速度快，有着很高的实际应用价值。
图I是本发明检测系统示意图；图2是本发明检测系统电路图；图3是本发明实施例激振响应信号波形图；
图4是本发明实施例待测金属试件Omm位移点处激振响应信号波形、求得的采样起始点、终止点以及用信号采集器采集的信号范围图；图5是本发明实施例各位移值与对应的峰值差值电压之间的关系及多项式拟合曲线波形图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。一种电涡流检测系统，包括传感器、信号发生器和信号采集器；信号发生器产生脉冲激励，传感器包括线圈L，线圈L探头两端会形成周期性的稳定激振响应信号，信号采集器实现对激振响应信号的观测和采集。如图I所示，线圈L为一空心圆柱线圈，当开关闭合时，电源给检测电路提供能量，线圈L与电容C储能；当开关断开时，线圈L与电容C构成LC并联谐振电路，回路中的电流为il，线圈L周围产生变化磁场，此时若被测金属试件处于此变化磁场中，试件将感生出涡流i2，而这些涡流又在试件周围产生附加磁场，影响谐振电路中信号的变化。该影响的大小与被测试件与线圈L之间的距离、被测试件的厚度、材料性质以及缺陷等参数有关。通过研究谐振信号变化与其中某个物理量变化之间的某种定量关系，就可以实现用此脉冲激振检测方法对金属试件的相关物理量的精确定量检测。实施例，以位移测量情况为例,脉冲激振检测电路如图2所示，该电路中，脉冲激励由信号发生器产生，激励信号的幅值和频率以及占空比等参数可调。检测时，线圈L探头两端会形成周期性的稳定激振响应信号，用信号采集器实现对响应信号的观测和采集。还包括精度为O. Olmm的定标台、待测金属试件。以定标台上的支架固定线圈L探头，使其正对待测试件的中心，让待测试件作垂直轴向位移，用信号采集器采集记录线圈L每一位移点处的响应信号，作为测量样本，样本点的个数记为η。样本点与位移值一一对应，位移值点的设定由实际情况确定，一般取相邻点的间隔为O. Imm O. 5mm之间。本实施例检测到的激振响应信号如图3所示，信号中带有高频随机干扰。采用积分差值法处理激振响应信号，无需对信号进行滤波放大等处理，可以获得较大的信噪比；具体步骤如下步骤一，求各激振响应信号的采样起始点，待测金属试件Omm激振响应信号的采样终止点，确定采样样本数据长度。
找出各位移点处对应的激振响应信号的峰值点M1, M2, M3,……Mn，以各峰值点作为各对应位移点处信号采集起始点。如图4所示，该图中激振响应信号为被测金属试件Omm位移处的信号，求取信号的各谐振波峰点，记各波峰点幅值依次为A1,A2,A3,……A。，取第一个幅值小于峰值点电压10%的幅值Ai所对应波峰点P作为该信号采样终止点。于是样本数据采样长度即为Omm激振响应信号的采样起始点与终止点之间的数据个数，记为m。之后，其它位移点处采样样本点数据长度都设定成m即可。采集到的全部样本数据如下(以矩阵表示)
权利要求
1.一种电涡流检测系统，其特征在于包括传感器、信号发生器和信号采集器；信号发生器产生脉冲激励，传感器包括线圈，线圈探头两端会形成周期性的稳定激振响应信号，信号采集器实现对激振响应信号的观测和采集。
2.如权利要求I所述的电涡流检测系统，其特征在于还包括定标台，所述线圈探头固定在所述定标台的支架上且正对待测金属试件中心。
3.如权利要求I或2所述电涡流检测系统的检测方法，其特征在于采用积分差值法处理激振响应信号，无需对信号进行滤波放大处理，具体步骤如下步骤一，求各激振响应信号的采样起始点，被测金属试件Omm位移处激振响应信号的采样终止点，记录Omm位移处采样起始点与采样终止点之间的数据长度，确定采样样本数据长度；步骤二，确定各位移处采样数据样本，并求各位移点处对应的采样之后激振响应信号的电压绝对值累加值；步骤三，以Omm位移处累加值为基值，求各位移处对应差值电压，以此差值电压作为特征量建立其与位移值之间的关系；步骤四，采用插值法，求位移测量值。
全文摘要
一种电涡流检测系统，包括传感器、信号发生器和信号采集器；信号发生器产生脉冲激励，传感器包括线圈，线圈探头两端会形成周期性的稳定激振响应信号，信号采集器实现对激振响应信号的观测和采集。本发明采用脉冲激振电涡流检测方法进行检测，检测响应信号是标准稳定的周期谐振衰减信号，采用积分差值法可很好的分析检测信号，完成检测，检测精度高。本发明运用积分差值法对检测响应信号进行处理，无需滤波放大等处理，提取出的积分差值点可很好的表述位移变化与电涡流检测之间的变化关系，且计算简单，检测精度较高，计算速度快，有着很高的实际应用价值。
文档编号G01B7/02GK102927894SQ20121042603
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月30日 优先权日2012年10月30日
发明者李琦, 邓毅, 朱仲明 申请人:西安理工大学