CN101710103A - 磁致伸缩导波单方向检测方法 - Google Patents

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Abstract

磁致伸缩导波单方向检测方法，属于无损检测领域。该方法将两激励信号分别输入两激励传感器，在待测构件中激励出单向传播的导波，两接收传感器分别接收导波信号，选择将其中一个接收传感器接收的导波信号延时处理后与另一个接收传感器接收的导波信号相减，最终得到与导波同向的检测信号。本发明利用双磁致伸缩激励传感器进行激励，叠加后的激励信号幅值加倍，从而提高了激励能量，也提高了信噪比；同时，本发明利用双磁致伸缩接收传感器进行接收，接收到的两个导波信号通过信号叠加处理能进一步提高信噪比，提高了缺陷的检测精度。

Description

磁致伸缩导波单方向检测方法
技术领域
本发明属于无损检测技术领域，具体涉及一种磁致伸缩导波单方向检测方法。
背景技术
超声导波技术具有单点激励，可以检测一段距离的优点，近年来受到了广泛关注，而非接触式磁致伸缩导波技术由于可以实现大提离条件下的检测及接触式磁致伸缩导波技术耦合效率高等优点，而在工业界得到了广泛的应用。申请号96193606.1的发明专利申请公开了一种利用磁致伸缩传感器的管道和管子无损检验方法(公开日为2003年6月18日)，其中对磁致伸缩传感器的激励单元(发射器)和接收单元(接收器)进行了介绍。申请号200710053208.X的发明专利申请公开了一种磁致伸缩导波无损检测方法(公开日为2008年2月20日)，该发明对检测信号进行处理的方法，实现了原本无法检测的小缺陷检测，提高了检测精度。申请号US6917196B2的发明专利申请公开了一种管道和管子扭转波激励和检测方法及设备(公开日为2005年7月12日)，其中对接触式磁致伸缩扭转波传感器进行了介绍，传感器由线圈和磁致伸缩带组成。上述技术利用磁致伸缩效应进行检测时，在构件中激励出的导波都是双向传播的，如果在接收信号中存在异常波形，对应位置不是唯一的，同时由于双向信号的叠加也增加了检测信号分析的难度，从而影响到最终的检测结果。
发明内容
本发明提供一种磁致伸缩导波单方向检测方法，目的在于克服双向传播时波形对应位置不唯一，以及由于双向信号的叠加增加检测信号分析难度的不足，通过在构件中单方向磁致伸缩导波的激励和接收，提高对缺陷的检测精度。
一种磁致伸缩导波单方向检测方法，包括以下步骤：
(1)依据被测构件的磁致伸缩导波检测特定频率确定激励信号波长；
(2)将两个同型号的激励传感器和两个同型号的接收传感器安装在被测构件上，两激励传感器的中心间距和两接收传感器的中心间距均为1/4激励信号波长；
(3)将两激励信号分别输入两激励传感器，两激励信号的频率与上述导波检测特定频率相同且相差1/4周期，从而在待测构件中激励出单向传播的导波，两接收传感器分别接收导波信号，选择将其中一个接收传感器接收的导波信号延时1/4周期后与另一个接收传感器接收的导波信号相减，最终得到与激励产生的单向导波同向的检测信号。
所述两个同型号激励传感器和两个同型号接收传感器采用两个同型号的双工传感器实现。
本发明的技术效果体现在：由于利用单一磁致伸缩导波激励传感器在构件中激励出的导波是双向传播的，导致根据接收传感器获得的检测信号无法唯一确定缺陷的位置。本发明基于信号叠加原理，利用双磁致伸缩导波激励传感器和双接收传感器，实现在构件中单方向磁致伸缩导波的激励和接收。本发明利用双磁致伸缩激励传感器进行激励，叠加后的激励信号幅值加倍，从而提高了激励能量，也提高了信噪比；同时，本发明利用双磁致伸缩接收传感器进行接收，接收到的两个导波信号通过信号叠加处理能进一步提高信噪比，因而提高了缺陷的检测精度。本发明不仅可以用于基于磁致伸缩效应的接触式和非接触式导波检测，还可以用于电磁超声检测。
附图说明
图1是本发明检测原理图；
图2是本发明实例的激励传感器和接收传感器在钢管上的安装示意图；
图3是现有的单一激励传感器和单一接收传感器的激励信号示意图和检测信号波形图；
图4是导波向左传播时两激励传感器的激励信号示意图；
图5是导波向左传播时两接收传感器接收到的导波信号波形图；
图6是导波向左传播时两接收传感器处理得到的检测信号波形图；
图7是导波向右传播时两激励传感器的激励信号示意图；
图8是导波向右传播时两接收传感器接收到的导波信号波形图；
图9是导波向右传播时两接收传感器处理得到的检测信号波形图；
图10是激励传感器和接收传感器另一种布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明。
如图1所示，磁致伸缩导波单方向检测原理包括以下步骤：根据被测构件磁致伸缩导波检测的特定频率确定激励信号波长；将两个同型号激励传感器A1、A2和两个同型号接收传感器R1、R2安装在被测构件上，两激励传感器和两接收传感器中心均相距1/4激励信号波长。将激励信号S1超前激励信号S21/4周期分别输入到A1、A2，在构件中激励出仅向左传播的导波，两个接收传感器R1、R2接收到的信号为M1、M2，M1延时1/4周期与M2相减，得到向左传播的检测信号；将激励信号S3落后激励信号S41/4周期分别输入到A1、A2，在构件中激励出仅向右传播的导波，两个接收传感器R1、R2接收到的信号为M3、M4，M4延时1/4周期与M3相减，得到向右传播的检测信号。
以下提供一个实施例。
待测构件为长3035mm、内径为32mm、外径为38mm的钢管，激励传感器和接收传感器在钢管上的安装示意图如图2所示。为便于计算和安装传感器，使用波长为40mm的135KHz作为钢管磁致伸缩导波的激励频率。
为了与本发明作比较，图3示出了单一激励传感器和单一接收传感器时的激励信号示意图和检测信号。将单一激励传感器和单一接收传感器安装在钢管上之后，利用计算机激励出2个周期的正弦脉冲信号，通过磁致伸缩效应在钢管中产生导波，接收传感器利用逆磁致伸缩效应将导波信号转换为电信号，经处理后得到检测信号。图3中标识为：单一激励传感器激励信号S，单一接收传感器检测信号M。检测信号M中的标识为：通过空气耦合电磁脉冲信号P，通过接收传感器的信号Q1，第一次左端部回波信号Q2，第一次右端部回波信号Q3，第二次右端部回波信号Q4。图3中噪声峰峰值为0.07V，Q1、Q2、Q3、Q4信号峰峰值分别为1.294V、1.181V、1.130V、1.046V，Q1、Q2、Q3、Q4信号/噪声峰峰值比值分别为18.5、16.9、16.1、14.9。
在本发明实例中，首先根据激励频率135KHz确定波长为40mm；再将如图1中所述的两个同型号的激励传感器A1、A2安装在钢管上，激励传感器A1、A2中心相距10mm即1/4波长；将两个同型号的接收传感器R1、R2安装在钢管上，两个接收传感器R1、R2中心相距10mm即1/4波长。
图4所示为导波向左传播时两激励传感器的激励信号示意图。利用计算机分别在A1、A2中激励出2个周期的正弦脉冲信号S1、S2，利用脉冲信号发生器设定S1超前S21.85us即1/4周期，在钢管中激励出仅向左传播的导波。
图5所示为导波向左传播时两接收传感器接收到的导波信号。图5中标识为：接收传感器R1接收到的导波信号M1，接收传感器R2接收到的导波信号M2。导波信号M1中标识为：通过空气耦合电磁脉冲信号P1，导波向左传播时第一次左端部回波信号E1，导波向左传播时第一次右端部回波信号F1；导波信号M2中标识为：通过空气耦合电磁脉冲信号P2，导波向左传播时第一次左端部回波信号E2，导波向左传播时第一次右端部回波信号F2。图5中噪声峰峰值0.077V，E1、F1信号峰峰值分别为2.45V、2.082V，E2、F2信号峰峰值分别为2.336V、2.071V，E1信号/噪声峰峰值比值为31.8，是图3中Q2信号/噪声峰峰值比值16.9的1.9倍，即控制导波向左传播时第一次左端部回波信噪比提高了0.9倍；F1信号/噪声峰峰值比值为27，是图3中Q4信号/噪声峰峰值比值14.9的1.8倍，即控制导波向左传播时右端部回波信噪比提高了0.8倍。
图6所示为导波向左传播时两接收传感器处理得到的检测信号。将导波信号M1延时1.85us即1/4周期与导波信号M2相减，最终得到与激励出的导波同向的检测信号。图6中标识为：导波向左传播时两接收传感器处理后通过空气耦合电磁脉冲信号P12，导波向左传播时两接收传感器处理后第一次右端部回波信号F12。图6中噪声峰峰值0.08V，F12信号峰峰值4.115V。F12信号/噪声峰峰值比值为51.4，是图5中F1信号/噪声峰峰值比值27的1.9倍，即接收传感器处理得到的右端部回波信噪比提高了0.9倍；是图3中Q4信号/噪声峰峰值比值14.9的3.4倍，即控制导波向左传播时两接收传感器处理得到的右端部回波信噪比提高了2.4倍。
图7所示为导波向右传播时两激励传感器的激励信号示意图。利用计算机分别在A1、A2中激励出2个周期的正弦脉冲信号S3、S4，利用脉冲信号发生器设定S3落后S41.85us即1/4周期，在钢管中激励出仅向右传播的导波。
图8所示为导波向右传播时两接收传感器接收到的导波信号。图8中标识为：接收传感器R1接收到的导波信号M3，接收传感器R2接收到的导波信号M4。导波信号M3中标识为：通过空气耦合电磁脉冲信号P3，导波向右传播时通过接收传感器的信号E3，导波向右传播时第一次右端部回波信号F3；导波信号M4中标识为：通过空气耦合电磁脉冲信号P4，导波向右传播时通过接收传感器的信号E4，导波向右传播时第一次右端部回波信号F4。图8中噪声峰峰值0.077V，E3、F3信号峰峰值分别为2.471V、2.291V，E4、F4信号峰峰值分别为2.544V、2.316V，E3信号/噪声峰峰值比值为33，是图3中Q1信号/噪声峰峰值比值18.5的1.8倍，即控制导波向右传播时通过接收传感器信号的信噪比提高了0.8倍；F4信号/噪声峰峰值比值为30，是图3中Q3信号/噪声峰峰值比值16.1的1.8倍，即控制导波向右传播时右端部回波信噪比提高了0.8倍。
图9所示为导波向右传播时两接收传感器处理得到的检测信号。将导波信号M4延时1.85us即1/4周期与导波M3相减，最终得到与激励出的导波同向的检测信号。图9中标识为：导波向右传播时两接收传感器处理后通过空气耦合电磁脉冲信号P34，导波向右传播时两接收传感器处理后通过接收传感器的信号E34。图9中噪声峰峰值0.08V，E34信号峰峰值4.988V。E34信号/噪声峰峰值比值为62.3，是图8中E3信号/噪声峰峰值比值33的1.9倍，即接收传感器处理得到的通过信号信噪比提高了0.9倍；是图3中Q1信号/噪声峰峰值比值18.5的3.4倍，即控制导波向右传播时两接收传感器处理得到的通过信号信噪比提高了2.4倍。
激励传感器和接收传感器的位置可以调整，不局限于图1示例，图10示出了两激励传感器和两接收传感器另一种布置示意图。两激励传感器和两接收传感器中心间距均为1/4激励信号波长。将两激励信号输入激励传感器A1、A2，且输入A1的激励信号超前输入A2的激励信号1/4激励信号周期，在构件中激励出仅向左传播的导波，将接收传感器R2接收的导波信号延时1/4激励信号周期与接收传感器R1接收的导波信号相减，最终得到向左的检测信号；将两激励信号输入激励传感器A1、A2，且输入A1的激励信号落后输入A2的激励信号1/4激励信号周期，在构件中激励出仅向右传播的导波时，将接收传感器R1接收的导波信号延时1/4激励信号周期与接收传感器R2接收的导波信号相减，最终也得到向右的检测信号。
双工传感器拥有激励、接收传感器二者的功能，既可以激励，同时也能接收。两个同型号激励传感器和两个同型号接收传感器可以采用两个同型号的双工传感器实现。
实际检测中，可根据缺陷相对传感器的大致方位控制在待测构件中激励出向左或向右传播的导波，如果无法判断缺陷相对传感器的大致方位，则可以分别控制在待测构件中激励出向左和向右传播的导波即可。

Claims (2)

1.磁致伸缩导波单方向检测方法，包括以下步骤：
(1)根据被测构件磁致伸缩导波检测的特定频率确定激励信号波长；
(2)将两个同型号的激励传感器和两个同型号的接收传感器安装在被测构件上，两激励传感器的中心间距和两接收传感器的中心间距均为1/4激励信号波长；
(3)将两激励信号分别输入两激励传感器，两激励信号的频率与上述导波检测特定频率相同且相差1/4周期，从而在待测构件中激励出单向传播的导波，两接收传感器分别接收导波信号，选择将其中一个接收传感器接收的导波信号延时1/4周期后与另一个接收传感器接收的导波信号相减，最终得到与激励产生的单向导波同向的检测信号。
2.如权利要求1所述的检测方法，两个同型号激励传感器和两个同型号接收传感器采用两个同型号的双工传感器实现。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102175767A (zh) * 2010-12-30 2011-09-07 钢铁研究总院 电磁超声信号叠加方法
CN102636571A (zh) * 2012-04-28 2012-08-15 哈尔滨工业大学 钢板中水平切变导波波长的测量方法及用于该方法的电磁超声换能器
CN103235046A (zh) * 2013-05-09 2013-08-07 哈尔滨工业大学 一种单向发射电磁超声表面波换能器及采用该换能器检测金属表面缺陷方法
CN103954628A (zh) * 2014-04-28 2014-07-30 重庆大学 联合eemd和近似熵的钢管损伤监控方法
WO2015032231A1 (zh) 2013-12-24 2015-03-12 华中科技大学 一种磁致伸缩导波检测信号处理方法及装置
CN104777231A (zh) * 2015-04-22 2015-07-15 华中科技大学 一种磁致伸缩导波接收传感器及其应用
CN107356681A (zh) * 2017-07-13 2017-11-17 武汉理工大学 一种磁致伸缩导波单向检测方法
CN113932881A (zh) * 2021-10-15 2022-01-14 常州市成丰流量仪表有限公司 无盲区磁致伸缩物位传感器的测算方法
CN115469022A (zh) * 2022-10-18 2022-12-13 哈尔滨工业大学 一种单向扭转导波单通道磁致伸缩换能器及使用方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6917196B2 (en) * 1999-03-17 2005-07-12 Southwest Research Institute Method and apparatus generating and detecting torsional wave inspection of pipes or tubes
CN100559178C (zh) * 2007-09-13 2009-11-11 华中科技大学 一种磁致伸缩导波无损检测方法

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102175767B (zh) * 2010-12-30 2013-12-25 钢铁研究总院 电磁超声信号叠加方法
CN102175767A (zh) * 2010-12-30 2011-09-07 钢铁研究总院 电磁超声信号叠加方法
CN102636571B (zh) * 2012-04-28 2014-10-08 哈尔滨工业大学 钢板中水平切变导波波长的测量方法及用于该方法的电磁超声换能器
CN102636571A (zh) * 2012-04-28 2012-08-15 哈尔滨工业大学 钢板中水平切变导波波长的测量方法及用于该方法的电磁超声换能器
CN103235046A (zh) * 2013-05-09 2013-08-07 哈尔滨工业大学 一种单向发射电磁超声表面波换能器及采用该换能器检测金属表面缺陷方法
WO2015032231A1 (zh) 2013-12-24 2015-03-12 华中科技大学 一种磁致伸缩导波检测信号处理方法及装置
CN103954628A (zh) * 2014-04-28 2014-07-30 重庆大学 联合eemd和近似熵的钢管损伤监控方法
CN103954628B (zh) * 2014-04-28 2017-01-18 重庆大学 联合eemd和近似熵的钢管损伤监控方法
CN104777231A (zh) * 2015-04-22 2015-07-15 华中科技大学 一种磁致伸缩导波接收传感器及其应用
CN104777231B (zh) * 2015-04-22 2017-09-15 华中科技大学 一种磁致伸缩导波接收传感器及其应用
CN107356681A (zh) * 2017-07-13 2017-11-17 武汉理工大学 一种磁致伸缩导波单向检测方法
CN107356681B (zh) * 2017-07-13 2019-08-20 武汉理工大学 一种磁致伸缩导波单向检测方法
CN113932881A (zh) * 2021-10-15 2022-01-14 常州市成丰流量仪表有限公司 无盲区磁致伸缩物位传感器的测算方法
CN113932881B (zh) * 2021-10-15 2023-11-10 常州市成丰流量仪表有限公司 无盲区磁致伸缩物位传感器的测算方法
CN115469022A (zh) * 2022-10-18 2022-12-13 哈尔滨工业大学 一种单向扭转导波单通道磁致伸缩换能器及使用方法

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