钢板脉冲涡流检测方法.pdf

2011年
假衰技木影传器
201
第7期
Instrument Technique and Sensor
No. 7
钢板脉冲涡流检測方法
杨理践,裴磊,杨继华
(沈阳工业大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳110870)
摘要:为了有效增加脉冲涡流信号的滲透深度以检测较厚钢板裂纹缺陷,提出了增大激励电流的方法。用低压大电
流电源和功率 MOSFET斩波的方式产生大电流脉冲;设计了由矩形激励线圈和2片霍尔传感器构成的脉冲涡流检测探头
并制作放大滤波电路;采用数据米集卡采集信号,以 LABVIEW为平台,采用峰值扫描方法,实现脉冲涡流信号的差分检
测,达到有效识别较厚钢板亚表面裂纹缺陷。
关键词:脉冲涡流;激励缄圈;霍尔传感器;峰值担描;差分检测;裂纹缺陷
中图分类号:TG115
文献标识码:A
文章编号:1002-1841(2011)07-0087-04
Steel Pulsed Eddy Current Testing Method
YANG Li-jian, PEI Lei, YANG Ji-hua
( School of Information Science and Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China
Abstract: In order to effectively increase the depth of penetration of pulsed eddy current signals to detect cracks in steel
olate, this paper presented the method of increasing the excitation curent. It used low voltage high current power supply and power
MOSFET chopper means to produce a large current pulse. It designed the pulsed eddy current probe which composed of the rectan
gular coils and two Hall sensors And the amplifying an filtering circuit was made. It adopte the data acquisition card to acquire
signals. It used Lab W platorm, with peak scanning method, lized pulsed eddy urrent si als if erential detection, to effec
tively identify the sub-surface cracks in thick steel plate
Key words: impulse eddy current; use current energizing coil; Hall sensor; peak scaning; differential testing cracks
0引喜
速衰减的涡流磁场。随着涡流磁场的衰减,霍尔传感器上就会
脉冲涡流检测采用方形脉冲电流(压)作为激励信号,可进感应出瞬态感应电压。分析瞬态感应电压的变化,就能得到有
行瞬时响应分析。在激励线圈的周期性激励下,检测线圈的感关钢板缺陷的重要信息。脉冲涡流检测方法的工作原理如
应信号是一条反映被测对象中脉冲涡流强度随时间的变化曲图1所示。激励线圈两端的驱动电流波形与瞬态感应电压波
线,通过曲线的变化规律可以定量确定缺陷的位置、形状、大小形对应关系如图2所示。
等。脉冲涡流比单一频率正弦涡流衰减要慢,这是利用脉冲
激勋线
脉冲磁场
涡流能检测导体更深层信息的理由?。
霍尔传感器
近年来,脉冲涡流检测发展迅速,它在层间或次表面缺陷
感应涡流
的定量检测和评估方面表现出来的潜在优势已得到的高度重
视的。但是通常脉冲涡流检测技术能够准确反映裂纹深度在
5mm以下的深层裂纹并存在一个10mm的检测极限,如果测
图1脉冲涡流检测方法原理图
量数据位于此区间则需要精确的度量方法。目前的脉冲涡
流检测系统多采用DDS或者单片机产生宽带脉冲,经过功率放
大驱动激励线圈。由于模拟元件自身性质的限制,这种做法的
激励电流强度小,对较厚钢板的亚表面缺陷检测分辨力不高。
通过对低压大功率电源进行斩波的方法,可以提高激励电流的
强度,使脉冲涡流的幅值变明显,并且具有强抗于扰能力
(a)激励圈两喘的驱动电流波形(b)瞬态感应电压波形
图2激励信号与瞬态应电压的对应关系
1脉冲涡流检漍方法工作原理
传统涡流检测中,由于集肤效应的影响,导体试件中感应
脉冲涡流的激励电流为一个重复的宽带脉冲,在激励脉冲岀的涡流密度随着距离表面深度的增加呈指数规律衰减。涡
的上升沿和下跳沿,电流的突变使感应磁场发生急剧变化,感
流穿入导体的距离称为渗透深度,定义涡流密度衰减到其表面
生出快速衰减的脉冲磁场。变化的磁场在导体中感应出瞬时
值37%时的渗透深度为标准渗透深度δ,也称为集肤深度。渗
涡流(脉冲涡流),此脉冲祸流向导体内部传播,同时感应出快透深度与激励频率、导体的电导率和磁导率都有关系,表示为
金项目:国家自然科学基金仪表专项基金(60927004)
Tびr
收稿日期:2010-10-19收修改稿日:2011-03-29
式中∫为交流电的频率;为磁导率;o为电导率。