用于脉冲涡流金属平板检测的信号快速计算方法和系统与流程

本发明涉及用于脉冲涡流的信号计算，尤其涉及一种用于脉冲涡流金属平板检测的信号快速计算方法和系统。

背景技术：

1、脉冲涡流检测是一种非接触式无损检测技术，可用于检测金属和导体材料中的表面和近表面缺陷，如裂纹、夹杂、腐蚀等。它利用交流电磁场在被检测物体表面产生涡流，进而感应出反向电磁场，通过测量反向电磁场的变化来检测材料中的缺陷。

2、脉冲涡流检测具有高灵敏度、高分辨率的特性，可以检测非常小的表面缺陷，例如微小的裂纹和孔洞。同时，具有非接触性与快速检测的特性，能够在不破坏被测物的同时，在短时间内给出被测物的测试数据，特别适用于高效、大规模的生产线检测。

3、为了预测和分析涡流测量的结果，可通过解析解来分析涡流分布。目前，传统的单频涡流解析计算方法需要通过频域计算与特征分离等方法，对涡流分布进行计算和预测。对于脉冲涡流检测，测量信号的特征体现在时域，需要利用时频转换的算法实现计算，这种算法往往比较费时，计算效率降低，难以实时求解。因此，需要一种适用于脉冲涡流检测的快速解析计算方法对脉冲涡流的测量效果进行预测和分析。

技术实现思路

1、为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种用于脉冲涡流金属平板检测的信号快速计算方法和系统。

2、本发明提出的一种用于脉冲涡流金属平板检测的信号快速计算方法，包括下列步骤：

3、s1、通过tree解析模型计算磁传感器的频域接收信号bz(ω)，将频域信号bz(ω)转化为复函数模型bz(s)；

4、s2、通过泰勒展开公式近似计算上述复函数模型bz(s)的相位函数的极点；

5、s3、将上述相位函数极点通过留数定理求解逆拉普拉斯变换，解得时域接收信号bz(t)。

6、优选地，在s1中，所述频域信号bz(ω)为：

7、

8、i0(t)＝i0(1-e-t/τ)u(t)   (4)

9、其中，j1(·)为第一类贝塞尔函数，αi为柱谐波的空间频率，i0(t)为施加于激励线圈的电流函数，i0(ω)＝f[i0(t)]为电流的频域信号，u(t)为阶跃函数，i0为电流信号幅值，τ为线圈参数决定的时间常数，c1与c2分别为磁传感器的上、下沿距被测平板表面的距离，r0为磁传感器的半径，μ0为真空磁导率，d，σ与μr分别为被测平板的厚度、电导率与相对磁导率。

10、优选地，在s1中，所述复函数模型bz(s)为：

11、

12、其中，φ(αi，s)为相位函数。

13、优选地，在s2中，所述通过泰勒展开公式近似计算上述复函数模型bz(s)的相位函数φ(αi，s)的极点，具体包括：

14、s21、通过下列等式计算相位函数：

15、

16、式中，αi为柱谐波的空间频率；

17、s22、脉冲涡流频域模型相位函数极点的近似求解：

18、其中，相位函数的极点包括s0＝0，st与sc，根据变量代换关系st，c＝-[(2ξt，c/d)2+α2]/(μ0μrσ)，st与sc分别通过下列等式计算：

19、

20、式中，qt＝3λnπ，qc＝3λ(nπ-π/2)，极点数量为2m。

21、优选地，m＝25。

22、优选地，通过留数定理求解逆拉普拉斯变换的所述时域接收信号bz(t)为：

23、

24、式中，j1(·)为第一类贝塞尔函数，h＝d/2，λ＝2/(αμrd)。

25、本发明中，所提出的用于脉冲涡流金属平板检测的信号快速计算方法，针对脉冲涡流技术金属板检测的磁传感器信号实时分析，通过留数定理快速求解逆拉普拉斯变换，将频域接收信号实时转换为时域接收信号，实现磁传感器信号的快速准确计算。当传感器尺寸即金属板电磁特性发生改变，所提方法计算接收信号与有限元方法计算结果一致，单次接收信号计算的平均用时仅为0.68秒，远小于逆傅里叶变换等传统计算方法，有效提升磁传感器信号分析的快速性。

26、本发明还提出一种脉冲涡流金属平板检测的信号快速计算系统，包括：

27、tmr传感装置，用于获取被测试样的激发涡流场的tmr检测信号；

28、处理器；

29、存储器；以及

30、一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述处理器执行，所述程序包括用于执行上述的脉冲涡流金属平板检测的信号快速计算方法。

31、优选地，所述tmr传感装置包括两个励磁线圈和tmr磁传感器，励磁线圈用于在被测试样中激发涡流场，tmr磁传感器用于测量被测试样中的涡流场信号，两个励磁线圈相对间隔布置在tmr磁传感器两侧。

32、本发明中，所提出的用于脉冲涡流金属平板检测的信号快速计算系统，其技术效果与上述脉冲涡流金属平板检测的信号快速计算方法类似，因此不再赘述。

技术特征：

1.一种用于脉冲涡流金属平板检测的信号快速计算方法，其特征在于，包括下列步骤：

2.根据权利要求1所述的用于脉冲涡流金属平板检测的信号快速计算方法，其特征在于，在s1中，所述频域信号bz(ω)为：

3.根据权利要求2所述的用于脉冲涡流金属平板检测的信号快速计算方法，其特征在于，在s1中，所述复函数模型bz(s)为：

4.根据权利要求3所述的用于脉冲涡流金属平板检测的信号快速计算方法，其特征在于，在s2中，所述通过泰勒展开公式近似计算上述复函数模型bz(s)的相位函数φ(αi，s)的极点，具体包括：

5.根据权利要求4所述的用于脉冲涡流金属平板检测的信号快速计算方法，其特征在于，m＝25。

6.根据权利要求5所述的用于脉冲涡流金属平板检测的信号快速计算方法，在s3中，通过留数定理求解逆拉普拉斯变换的所述时域接收信号bz(t)为：

7.一种脉冲涡流金属平板检测的信号快速计算系统，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的用于脉冲涡流金属平板检测的信号快速计算系统，其特征在于，所述tmr传感装置包括两个励磁线圈(1)和tmr磁传感器(2)，励磁线圈(1)用于在被测试样(3)中激发涡流场，tmr磁传感器(2)用于测量被测试样中的涡流场信号，两个励磁线圈(1)相对间隔布置在tmr磁传感器(2)两侧。

技术总结
本发明公开了一种用于脉冲涡流金属平板检测的信号快速计算方法和系统，针对脉冲涡流技术金属板检测的磁传感器信号实时分析，通过留数定理快速求解逆拉普拉斯变换，将频域接收信号实时转换为时域接收信号，实现磁传感器信号的快速准确计算。当传感器尺寸即金属板电磁特性发生改变，所提方法计算接收信号与有限元方法计算结果一致，单次接收信号计算的平均用时仅为0.68秒，远小于逆傅里叶变换等传统计算方法，有效提升磁传感器信号分析的快速性。

技术研发人员：夏子涵,熊磊,尹武良,汪书培
受保护的技术使用者：安徽迈尔睿科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/24