脉冲涡流检测信号的同步采样方法

　　脉冲涡流是涡流检测方法的一个分支。传统涡流检测方法的激励为单一频率正弦波,脉冲涡流采用方波作为激励信号[1]。由傅里叶变换可知,一个方波信号可以展开为无限多个谐波分量之和,所以具有较宽的频谱[2]。一次扫描,可以实现对不同深度缺陷的快速检测[3]。脉冲涡流检测法一般通过测量传感器感应电压峰值的变化来进行缺陷检测,该方法在检测过程中主要利用涡流信号包含的高频成分;脉冲涡流同步采样方法在检测过程中同时提取了信号的高频成分和低频成分。

　　笔者以带模拟裂纹缺陷的钢板作为研究对象,提出了脉冲涡流同步采样方法。通过分析不同缺陷处同步采样信号的变化规律,发现脉冲涡流同步采样方法在钢板内部裂纹缺陷检测中具有较高的灵敏度,可以有效识别钢板内部裂纹缺陷。

　　1　脉冲涡流检测原理

　　脉冲涡流检测方法的工作原理如图1所示。脉冲涡流检测方法采用方波作为激励信号,激励方波会在激励线圈上产生一个快速衰减的脉冲磁

　　式中Vp为“点”检测线圈感应电压;B为感应磁场强度;A为感应磁场矢量;S为检测线圈的截面积。如果钢板上有缺陷存在,就会使磁感应强度发生变化,导致检测线圈上的感应电压随之变化。分析感应电压的变化,就能得到有关钢板缺陷的重要信息[4-7]。

　　2　试验装置

　　2.1　传感器设计

　　脉冲涡流检测方法的传感器由圆柱形激励线圈和与其同轴的圆柱形检测线圈组成,如图2所示。

　　了充分利用脉冲涡流效应,使传感器更准确地反映缺陷处磁场的变化,设计激励线圈内径20 mm,外径30 mm。激励线圈的几何形状对脉冲涡流磁场的分布也有影响。长而细的激励线圈形成的脉冲涡流能量比较集中,故灵敏度较高,但线性范围小;扁平的激励线圈形成的脉冲涡流能量比较分散,故灵敏度较低,但线性范围大。综合考虑,激励线圈的高度为20 mm。在测量时需提高激励场的强度,使试验钢板缺陷处磁场的变化明显,从而方便测量,故激励线圈的匝数不能过低。综上所述,激励线圈的参数为:内径20 mm,外径30 mm,高20 mm,由线径为0.2 mm的漆包铜线在直径20 mm,高20 mm的圆柱形塑料骨架上绕制而成,共绕504匝。

　　2.1.2　检测线圈设计

　　检测线圈的作用是感应试验钢板缺陷处磁场的变化,将变化的磁信号转化为电信号。为了提高灵敏度,准确反映磁场变化,检测线圈的直径要尽可能小,高度要尽可能低,而匝数不能过少。所以检测线圈的参数为:内径1 mm,外径1.3 mm,由线径0.07 mm的漆包铜线在直径为1 mm,高为2 mm的塑料骨架上绕制而成,共绕360匝。