CN103323522B - 涡流系统和使用该涡流系统的物体测试方法 - Google Patents

涡流系统和使用该涡流系统的物体测试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103323522B
CN103323522B CN201310095237.8A CN201310095237A CN103323522B CN 103323522 B CN103323522 B CN 103323522B CN 201310095237 A CN201310095237 A CN 201310095237A CN 103323522 B CN103323522 B CN 103323522B
Authority
CN
China
Prior art keywords
eddy
eddy current
lift
passage
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310095237.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103323522A (zh
Inventor
B·勒帕格
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Scientific Solutions Americas Corp
Original Assignee
Olympus NDT Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus NDT Inc filed Critical Olympus NDT Inc
Publication of CN103323522A publication Critical patent/CN103323522A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103323522B publication Critical patent/CN103323522B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/90—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
    • G01N27/9046—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents by analysing electrical signals
    • G01N27/9053—Compensating for probe to workpiece spacing

Abstract

本发明涉及一种涡流系统和使用该涡流系统的物体测试方法。提供了一种用于对涡流阵列探测器补偿由提离距离变化所引起的灵敏度变化的方法。本发明使用两种单独的方式的涡流阵列探测器线圈，从而在不需要增加专用于提离距离测量操作的线圈的情况下，产生第一组检测通道和第二组提离距离测量通道。本发明的另一方面提供了一种改善的校准处理，其中该校准处理在不需要预定提离距离条件的情况下，针对包括基准缺陷的单个校准块，将检测通道校准和提离距离测量通道校准进行组合。

Description

涡流系统和使用该涡流系统的物体测试方法
技术领域
本发明涉及无损测试和检验系统(NDT/NDI)，尤其涉及涡流阵列(ECA)技术、蚀刻在印刷电路板上的涡流探测器、以及提离距离补偿(lift-off compensation)。
背景技术
涡流检验通常用于无损地检测诸如汽车产业、航空产业或能源产业用的由导电材料所制成的棒材、管材和特殊部件等的制造组件的表面裂纹。近年来，已设计出具有不同结构和形状的涡流传感器。
典型的涡流传感器结构包括阻抗桥、发收结构(可选地称为反射结构或发送-接收结构)、以及差分结构，但也可以包括诸如具有差分接收器的发收结构和多重差分结构等的更复杂的组合。近年来，已经开发出更为多样化的探测器形状，然而如产业中所已知的，这些探测器形状仅有少部分能够成为真正成功的结构。
一种已知的被命名为正交、交叉卷绕或十字点状的第一类型涡流传感器以两个线圈互相正交卷绕的方式安装在立方体形芯或十字形芯上。这两个线圈其中之一是驱动器并且与用作接收器的另一线圈的芯轴垂直地卷绕。在该特定的正交传感器上，将驱动器线圈和接收器线圈配置为与被检验的组件垂直。该特征使得驱动器磁场与接收器的感测轴去耦合，由此降低接收器针对没有表现出裂纹的表面的噪声的灵敏度。
随着过去几十年来印刷电路板(PCB)技术的进步，现在可以在薄型柔性的支撑体上制造一些涡流传感器形状和结构。由于低成本、柔性和再现性是成功的阵列探测器设计的重要因素，因此使用这些制造技术来制造涡流阵列探测器甚至更受到关注。本受让人的待审美国专利申请12/832,620说明了如何利用印刷电路板技术来构建正交探测器。所述专利申请12/832,620的内容通过引用包含于此。
很多涡流传感器生成了表示传感器和被检部件之间的距离(提离距离)的变化的非常强的信号。这种在这里称为第二类型的传感器通常被称为具有“绝对”响应，这是因为这些传感器提供了传感器和被检组件之间的耦合的相对直接信息。另一方面，少部分结构(包括正交配置和一些差分配置)仅在提离距离增加的情况下表现出灵敏度降低。由此，这种结构对于进行不规则部件(诸如焊接部或热轧棒材等)的检验或在检验环境无法提供十分稳定的提离距离的情况下是理想的。
然而，即使对于正交和差分传感器，与相应的提离距离变化相关的电位灵敏度变化是涡流传感器的检测能力的重要限制因素。该问题对于包括多个独立的涡流通道的涡流阵列探测器甚至更为重要，这是因为维持单个传感器的恒定提离距离比维持传感器阵列的恒定提离距离要相对简单。这里所使用的各种术语的定义如下：
(i)涡流传感器是完整的线圈配置，其能够在测试部件中生成涡流并接收由这些涡流所产生的磁场；
(ii)涡流阵列(ECA)探测器是包括多个传感器的完整组件；以及
(iii)涡流阵列(ECA)通道是传感器和测试条件(频率和增益等)的特定组合，诸如利用两个测试频率所驱动的具有32个传感器的ECA探测器例如可以生成64个通道。
美国专利5,371,461公开了一种方案，其通过对同一探测器内的缺陷检测用的差分传感器和提离距离测量用的发收传感器进行组合来针对由蚀刻线圈所制成的ECA探测器进行提离距离补偿。在该专利中，所增加的发收传感器需要探测器中的额外蚀刻线圈，这增加了探测器的复杂性和大小。美国专利5,371,461的内容通过引用包含于此。
美国专利5,371,461所示的方法还需要使用精确的提离距离基准来校准提离距离测量通道。对于复杂和/或不规则形状的部件来说，可能难以获得这种基准。由于涉及到额外校准步骤和精确水平，因此该提离距离基准还增加了该解决方案的在日常使用方面的复杂性。
在现有技术中(例如美国公开20030071615或美国专利4,727,322中)所存在的其它方法包括与一组测量变量(包括提离距离)有关的预定阻抗面的使用。这些方法需要基于非常有限的探测器和部件结构设置的密集的计算和/或试验数据以获得结果。
因此，本发明的目的是提供一种方案，其用于在无需使用额外线圈的情况下，针对差分涡流探测器阵列或正交涡流探测器阵列来补偿提离距离灵敏度变化。
本发明的另一目的是提供一种方案，其用于在不需要针对固定的提离距离基准来校准探测器的情况下补偿提离距离。
本发明的另一目的是提供一种方案，其用于在不需要应用专用的或探测器专用的预生成表的情况下来补偿提离距离。
本发明的另一目的是减少探测器内的互连数量，从而允许更紧凑的探测器设计。
本发明的另一目的是使得能够同时进行提离距离补偿校准和检测通道校准。
本发明的又一目的是消除对于通常取决于被检材料和传感器特性(测试频率和传感器大小等)的预先计算出的提离距离表的需要。
发明内容
本发明提供了一种用于对涡流阵列探测器补偿由相应的提离距离变化所引起的灵敏度变化的方法。本发明使用两种单独的方式的涡流阵列探测器线圈，从而在不需要增加专用于提离距离测量操作的线圈的情况下，产生第一组检测通道和第二组提离距离测量通道。本发明的另一方面提供了一种改善的校准处理，其中该校准处理在不需要预定提离距离条件的情况下，针对包括基准缺陷的单个校准块将检测通道校准和提离距离测量通道校准进行组合。
在本发明的优选实施例中，提出了一种涡流系统，用于检测测试体中的裂纹。该系统包括：
(a)配置有传感器结构的涡流阵列探测器，包括：
(i)多个第一类型涡流传感器，其配置在多个通道中，并且用于在所述测试体中引起涡流并感测和输出表示所述测试体中的裂纹的第一信号；
(ii)多个第二类型涡流传感器，用于根据所述测试体来生成第二信号，其中所述第二信号表示所述第一类型涡流传感器和所述第二类型涡流传感器相对于所述测试体的提离距离，所述涡流阵列探测器被配置为在不同的提离距离下在所述第二信号和所述第一信号之间建立预定比率；
(b)设置表，其包括所述第一类型涡流传感器用的校准值以及相应的基于所述第二信号的用于所述多个通道的提离距离补偿值；以及
(c)获取单元，其响应于所述设置表中的所述校准值和所述提离距离补偿值并响应于所述第二信号，并且用于转换在所述测试体的实际测试期间从所述第一类型涡流传感器所获得的所述第一信号，以获得用于表示所述测试体中的所述裂纹的第三信号，其中所述第三信号基本不依赖于在所述实际测试期间获得所述第一信号时所述第一类型涡流传感器和第二类型涡流传感器与所述测试体之间的实际提离距离。
在进一步的优选实施例中，所述涡流阵列探测器设置在印刷电路板上。所述涡流阵列探测器可以包括用作重叠线圈并且用作驱动器线圈和接收器线圈的线圈。获取单元可以同时驱动第一类型涡流传感器和第二类型涡流传感器并具有发收类型的配置。另外，正交通道和绝对通道可以使用同组驱动器线圈，以能够进行更快速的获取和获得更稳定的信号。
在根据本发明的方法中，利用所述涡流阵列探测器来进行探测器阵列系统设置，其中所述探测器阵列系统设置包括通过使用正交涡流传感器，针对已知校准槽来至少设置各正交通道上的增益值以及优选地设置相位旋转值。此外，针对各正交通道通过使用绝对涡流传感器来获得振幅矢量，以及将增益值和振幅矢量长度值存储在设置表中。在准备了设置表之后，通过获取正交通道和绝对通道的数据来进行实际测试，以获得各通道的原始正交数据和原始绝对数据。计算振幅矢量长度，并利用绝对矢量长度和/或校准用的增益值来针对提离效应补偿原始正交数据，以获得针对测试体的进行了补偿的数据。
通过以下参考附图对本发明进行的说明，本发明的其它特征和优点将变得明显。
附图说明
图1示出构建在两层印刷电路板上的现有技术的板型正交涡流阵列探测器的简图。
图2是作为图1所示的图的延伸的四层印刷电路板并且是表示和说明正交通道的可能形状的图。
图3示出针对图2的探测器结构所创建的绝对通道。
图4示出影响了正交通道的裂缝不会影响相应的绝对通道。
图5示出图2的四层探测器上的绝对感测区域和正交感测区域。
图6示出对包括基准槽和探测器提离距离的校准块的扫描。
图7是在四个确定的提离距离条件下对块进行图6的扫描的情况下在正交通道上所获得的阻抗面结果。
图8是在四个确定的提离距离条件下对块进行图6的扫描的情况下在绝对通道上所获得的阻抗面结果。
图9示出针对图7和图8所示的测试信号的基于振幅的分析。
图10是用于说明所提出的校准方法的流程图。
图11是用于说明所提出的信号处理方法的流程图。
图12示出本发明的系统用的硬件结构。
具体实施方式
相关专利申请12/832,620说明了如何在印刷电路板上构建ECA探测器。专利申请12/832,620和12/847,074的内容通过引用包含于此。专利申请12/832,620中所述的结构布置在两个PCB层上。图1示出了这种结构的简图，其中具有四个传感器的正交ECA探测器1包括五个驱动器线圈(2a～2e)和五个接收器线圈(3a～3e)，从而产生具有正交传感器响应的四个感测区域(4a～4d)。本文中将用于生成正交传感器响应的线圈配置(诸如5和6等)称为“正交通道”。
首先如专利申请12/832,620的第35段所述，还可以使用印刷电路板的多层能力来增加正交ECA探测器的分辨率。图2示出使用该原理所构建的4层版本的ECA探测器10。底部两层(11a～11e和12a～12e)连接至驱动器信号，而顶部两层(13a～13e和14a～14e)连接至接收器信号，从而生成诸如16、17、18和19等的正交通道。底层线圈11a～11e与顶层线圈14a～14e一起进行工作以生成第一组正交通道，而线圈12a～12e与线圈13a～13e一起进行工作以生成第二组正交通道。
根据图2所示的探测器结构，本发明的目的是教导如何获得用于对提离距离进行监视的绝对通道。图3示出如何根据探测器10的结构来构建这些绝对通道。将与驱动器线圈部分重叠的一些线圈作为接收器进行连接。例如，发收传感器结构36将两个第四层线圈(11b和11c)用作驱动器，并将一个第二层线圈(13d)用作接收器。在另一示例中，发收结构33将两个第三层线圈(12b和12c)用作驱动器，并将一个第四层线圈(11c)用作接收器。实际上，可以将同一线圈依次用作驱动器和接收器(如现有技术中的专利6,344,739已公开的)。通过针对整个探测器10使用与31、32、33、34、35和36类似的线圈组合，获得了在整个探测器长度上延伸的具有绝对传感器响应的一组九个感测区域(30a～30i)。在本文中将用于生成绝对传感器响应的线圈配置(诸如31～36等)称作“绝对通道”。
新创建的绝对通道本质上对提离距离非常灵敏，这是因为被检部件的靠近会对用于限定绝对通道(例如36)的感测区域(例如30f)的驱动器线圈和接收器线圈(例如11c和13d)的共用区域中的磁场通量产生直接影响。图4还说明了新的绝对通道对于正交通道要检测的纵向41或横向40的裂缝并不灵敏，这是因为：当纵向或横向裂缝位于正交通道感测区域(例如15d)时，绝对通道感测区域(例如30f)与该裂缝不对准。因此，所述结构使得可以针对该探测器来大致完全地实现提离距离测量和裂缝测量的分离。
如图5进一步所示，各正交通道感测区域确切地位于指示轴上的两个绝对通道感测区域之间的位置处。因此，可以使用这两个绝对通道之间的平均值来针对相应的正交通道产生提离距离条件的近似值。
应当理解，进行了对绝对通道结构中要使用的线圈的选择，以同时获取正交通道和绝对通道，并获得实质上比阻抗桥更稳定的发收型结构。例如，正交通道16和绝对通道36使用同一组的两个驱动器线圈11b和11c。因此，可以通过获取电子装置来同时获取这两个通道。该结构具有优点，这是因为该结构允许(经由同时操作而带来的)较快获取以及稳定信号，但这并非强制要求，因此还存在遵循本发明的实质的其它可能结构。
例如，将驱动器线圈连接为阻抗桥的一部分来构建绝对通道是用于在无需在探测器结构中增加新线圈的情况下获得提离距离监视用的有效绝对通道组的另一方法。也可以想到遵循本发明的范围的其它ECA探测器类型。例如，在美国专利5,371,461的图3中，可配置该专利的补偿线圈52经由阻抗桥与该专利的驱动器线圈42进行连接。
现在已经说明了用于构建检测用的通道(优选实施例中为正交通道)和提离距离监视用的通道(优选实施例中为由发收传感器结构所构成的绝对通道)的方案，将说明如何对这些信号进行处理以在无需使用提离距离基准的情况下获得对提离距离进行了补偿的涡流探测器阵列。
如图6所示，在给定提离距离52的情况下沿着方向53对包括长的横向基准槽51的基准块50进行扫描。首先，使探测器在空气中空运行以针对无限提离距离条件生成基准点，其中该基准点在以下论述中很重要。然后，随着提离距离的增加(在本示例中，提离距离A=0mm；提离距离B=0.63mm；提离距离C=1.27mm；提离距离D=1.9mm)来对块50进行四次扫描，由此提供对本发明进行说明所需的背景信息。
图7示出提离距离对于正交通道16的阻抗面显示上的基准缺陷检测振幅的影响。在这种情况下，在提离距离A的情况下获得缺陷振幅55，在提离距离B的情况下获得缺陷振幅56，在提离距离C的情况下获得缺陷振幅57，在提离距离D的情况下获得缺陷振幅58。
图8示出提离距离对于绝对通道36的阻抗面显示的影响。在这种情况下，总信号振幅矢量60由提离距离A所引起，总信号振幅矢量61由提离距离B所引起，总信号振幅矢量62由提离距离C所引起，总信号振幅矢量63由提离距离D所引起。值得注意的是，基准槽51生成图8中与强提离距离信号相比非常弱的信号。例如，在提离距离A的情况下，缺陷振幅64的振幅大小低于由提离距离A所引起的相应的总信号振幅矢量60。由于期望绝对通道仅用于提离距离监视，因而这是所期望的现象。
图9示出表示正交通道上的缺陷振幅读数（Ortho_Amplitude(Lift)）55、56、57和58以及与提离距离条件有关的绝对通道上的总信号振幅矢量读数Abs_Vector(Lift)60、61、62和63的组合图的图。从图9可以看出，这两个数据序列可以由指数曲线70和71进行拟合。此外，(由指数所定义的)曲线70和71的形状大致相同(在本示例中为e-0.6322*Lift和e-0.6557*Lift)。该观察结果非常重要，因为这意味着比率“Ortho_Amplitude(Lift)/Abs_Vector(Lift)”几乎不依赖于提离距离（lift）。例如，0.3834*e-0.6557*Lift/2.3521*e-0.6322*Lift=0.163*e-0.0235*Lift，其中该值与正交通道的约5.7dB/mm的变化量相比具有约为0.2dB/mm的变化量。该观察结果构成了本发明的信号处理方法的基础。为了以下论述，将“Ortho_Amplitude(Lift)/Abs_Vector(Lift)”近似为完全不依赖于提离距离的恒定的预定值。应当理解，由于曲线的形状是由线圈和被检部件之间的磁耦合所决定的，因而使用同一线圈组来进行缺陷检测和提离距离监视有助于产生近似形状的曲线。因而，本质上，通过在各测量点(通道)动态地比较正交振幅和绝对振幅，可以在无需具体获知提离距离量的情况下，在各测量期间针对当时实际的提离距离校正正交振幅。
现在来关注图10，图10说明了在无需获知基准提离距离的情况下如何以诸如基准槽51等的基准槽对探测器进行校准。首先，使探测器在空气中空运行(步骤102)，开始获取(步骤104)，扫描基准槽(步骤106)，并通过手动或自动指示槽信号的开始和结束位置来确定槽位置(步骤108)。此时，所具有的信息等同于图8和图7所示的信号，但其为提离距离未知的信号。换句话说，如果在提离距离B的情况下在校准处理中扫描槽51，则系统应能够读取缺陷振幅56和总信号振幅矢量61，但提离距离B的实际值对于获取系统和用户这两者而言将是未知的。
此时的可用信息首先用于通过对原始信号施加校准用的增益和旋转来对正交通道进行校准(步骤1010)，以达到针对基准缺陷51的预定值。该预定值(其通常包括角目标和振幅目标这两者)对于所有正交通道是共用的，因而能够针对所有正交通道获得基准缺陷51的一致检测。将针对各正交通道的校准用的增益和旋转保存在设置表中(步骤1012)。
同时，使用第46段（步骤102～108）所生成的与绝对通道有关的信息来计算空气中和校准块50上所获得的信号基线之间的矢量长度(步骤1014)。将单个绝对矢量长度值(其实际可以是两个绝对通道之间或适用于探测器和应用的其它绝对通道组合之间的平均值)保存在设置表中并与其相应的正交通道相关联。例如，在探测器10中，如果使用位置30a和30b处的绝对通道来对位置15a处的正交通道进行提离距离补偿，则可以对位置30a和30b处的绝对通道进行平均并将该预定值与位置15a处的通道相关联地保存在设置表中。这里将该值称为“Absolute_RefLenght(n,Cal_Lift)”，其中“n”为正交通道的标识符，并且“Cal_Lift”是校准期间所存在的提离距离条件(步骤1016)。
现在参看图11，将使用现在包括在校准文件中的信息和比率“Ortho_Amplitude(Lift)/Abs_Vector(Lift)”的属性来生成进行了提离距离补偿的正交通道。将图11所述的处理(在获取期间)动态地进行应用，但也可以在(获取之后的)后处理期间容易地进行应用。处理的第一步同样是使探测器在空气中空运行(步骤112)以具有无限提离距离基准。在开始获取(步骤114)之后，对与一个给定扫描位置处的一个给定正交通道的阻抗面结果(x,y)相对应的各新数据组单独进行处理(步骤116)。这里将这种数据组称为“Ortho_raw(n,Lift)”，其中“n”为正交通道的标识符，并且“Lift”是测量该数据组时的提离距离条件。处理的第一步是在当前扫描位置处求出与当前正处理的正交通道相对应的绝对通道总矢量长度(步骤118)。正交通道和绝对通道之间的关系必须与之前在校准中所确定的关系相同。这里将该值称为“Absolute_VLenght(n,Lift)”，其中“n”为正交通道的标识符，并且“Lift”是测量数据组时的提离距离条件。
然后，以如下关系来处理Ortho_raw(n,Lift)以生成进行了提离距离补偿的正交通道读数：
Ortho_compensated(n,Cal_Lift)=(Ortho_raw(n,Lift)/Absolute_VLenght(n,Lift))*Absolute_RefLenght(n,Cal_Lift)(步骤1110)。
然后，所生成的“Ortho_compensated(n,Cal_Lift)”通道相对不依赖于当前提离距离，但之后依赖于系统校准期间所存在的提离距离。为了去除该依赖性并由此提供完全独立于提离距离的读数，将校准用的增益和相位应用至Ortho_compensated(n,Cal_Lift)(步骤1112)，直到对所有通道进行了这样的处理为止(步骤1114、1116和1118)。作为最终结果，针对给定的裂纹大小，无论哪个正交通道检测到该裂纹，与校准和检验提离距离无关地，系统都应当生成均匀的缺陷信号振幅。
图12示出可以实现上述方法的典型系统的硬件结构。主体ECA探测器阵列系统包括能够经由用户界面124进行操作和控制的处理器122或获取单元，以及可显示测试结果和命令等的显示器126。正交传感器或线圈128以及绝对传感器或线圈129电磁地与测试体50进行交互，从而以现有技术中已知的方式经由存储或加载至处理器122的软件程序指令来获得各种信号，并实现上述方法。
需要指出的是，可以将所述提离距离补偿方法容易地应用于进行多频检验。这可以通过针对各频率生成绝对通道和正交通道或通过使用特有的绝对通道组对多频正交通道进行补偿来完成。
还需要提及的是，尽管附图和说明书描述了具有8个正交传感器的ECA探测器，但只要线圈结构能够构建出至少一个缺陷检测用的传感器和一个提离距离测量用的传感器，就可以应用本发明所提出的方法。
在上述实施例中，将ECA传感器描述并示出为线圈绕组。然而，本领域技术人员可以意识到，可以使用例如GMR(“巨磁阻”)、AMR(“各向异性磁阻”)或霍尔效应传感器等的其它类型的磁场传感器。
根据本发明的一实施例，提出了一种涡流系统，用于检测测试体中的裂纹，所述涡流系统包括：
(a)配置有传感器结构的涡流阵列探测器，包括：
(i)多个第一类型涡流传感器，其配置在多个通道中，并且用于在所述测试体中引起涡流并感测和输出表示所述测试体中的裂纹的第一信号；
(ii)多个第二类型涡流传感器，用于根据所述测试体来生成第二信号，其中所述第二信号表示所述正交涡流传感器和绝对涡流传感器相对于所述测试体的提离距离，所述涡流线圈结构被配置为在不同的提离距离下在所述第二信号和所述第一信号之间建立预定比率；
(b)设置表，其包括用于所述正交涡流传感器的校准值以及相应的基于所述第二信号的用于所述多个通道的提离距离补偿值；以及
(c)获取单元，其响应于所述设置表中的所述校准值和所述提离距离补偿值并响应于所述第二信号，并且用于转换在所述测试体的实际测试期间从所述正交涡流传感器所获得的所述第一信号，以获得用于表示所述测试体中的所述裂纹的第三信号，其中所述第三信号基本不依赖于在所述实际测试期间获得所述第一信号时所述涡流传感器与所述测试体之间的实际提离距离。
在一种可能的实施方式中，所述涡流阵列探测器设置在印刷电路板上。
在一种可能的实施方式中，所述涡流阵列探测器包括用作驱动器线圈和接收器线圈的重叠线圈。
在一种可能的实施方式中，所述多个第一类型涡流传感器用于生成沿第一线延伸的第一组正交通道。
在一种可能的实施方式中，所述多个第二类型涡流传感器被配置为沿着至少一个平行于所述第一线延伸的线来设置绝对通道。
在一种可能的实施方式中，至少一对所述绝对通道物理地夹持着所述正交通道。
在一种可能的实施方式中，两个绝对通道的感测区域的平均值用于获得相应的正交通道的提离距离值。
在一种可能的实施方式中，在纵向或横向的测试体的裂缝位于正交通道的感测区域上的情况下，所述绝对通道位于不与所述裂缝对准的位置处。
在一种可能的实施方式中，所述获取单元用于同时驱动第一类型和第二类型通道传感器。
在一种可能的实施方式中，相应的第一类型的通道和第二类型的通道使用同组驱动线圈以更快获取并使信号更稳定。
在一种可能的实施方式中，所述驱动器线圈作为阻抗桥的一部分进行连接以实现绝对通道。
在一种可能的实施方式中，所述第一类型传感器是正交传感器，并且所述第二类型传感器是绝对传感器。
在一种可能的实施方式中，所述涡流系统用作差分涡流阵列探测器。
在一种可能的实施方式中，所述绝对涡流传感器由形成所述正交涡流传感器的物理线圈形成。
在一种可能的实施方式中，所述探测器在所述印刷电路板上配置在至少四层中。
在一种可能的实施方式中，所述涡流阵列探测器包括巨磁阻传感器。
在一种可能的实施方式中，所述涡流阵列探测器包括各向异性磁阻传感器。
在一种可能的实施方式中，所述涡流阵列探测器包括霍尔效应传感器。
根据本发明的另一实施例，提出了一种使用涡流系统的物体测试方法，包括以下步骤：
设置涡流阵列探测器，其中所述涡流阵列探测器包括：(i)多个第一类型涡流传感器，其配置在多个通道中，并且用于在测试体中引起涡流并输出表示所述测试体中的裂纹的第一信号；以及(ii)多个第二类型涡流传感器，其配置在通道中，并且用于根据所述测试体来生成第二信号，其中所述第二信号表示所述第一类型涡流传感器和所述第二类型涡流传感器相对于所述测试体的提离距离，所述涡流线圈结构被配置为在不同的提离距离下在所述第二信号和所述第一信号之间建立大致恒定的比率；
设置探测器阵列系统，包括使用所述第一类型涡流传感器针对已知校准槽至少存储各正交通道上的增益值；
针对各正交通道通过使用所述第二类型涡流传感器来获得振幅矢量值；以及
将所述增益值和所述振幅矢量值存储在设置表中。
在一种可能的实施方式中，还包括进行数据获取过程，所述数据获取过程包括：
针对所述测试体获取第一类型的通道和第二类型的通道的实际涡流数据，其中所述数据包括针对各通道的原始正交数据和原始绝对数据；
计算振幅矢量长度；以及
利用所述绝对矢量长度来针对提离距离效应补偿所述原始正交数据，并且应用校准用的所述增益值，从而获得表示所述测试体中的裂纹并且不依赖于所述提离距离的第三信号。
在一种可能的实施方式中，所述系统设置步骤包括：在各正交通道处设置相位旋转值和增益值，并计算各位置处的增益值和相位值这两者。
在一种可能的实施方式中，该方法还包括：在所述测试体的实际测试期间同时获取所述正交数据和所述绝对数据。
在一种可能的实施方式中，该方法还包括：同时驱动所述正交涡流传感器和所述绝对涡流传感器。
在一种可能的实施方式中，所述振幅矢量值处于空气和校准基线之间。
尽管已针对本发明的特定实施例说明了本发明，但很多其它的改变和修改以及其它用途对于本领域技术人员而言也是明显的。因此，优选地，本发明不局限于这里的具体说明，而是仅受到所附权力要求书的限制。

Claims (24)

1.一种涡流系统，用于检测测试体中的裂纹，所述涡流系统包括：
(a)配置有传感器结构的涡流阵列探测器，包括：
(i)多个第一类型涡流传感器，其配置在多个通道中，并且用于在所述测试体中引起涡流并感测和输出表示所述测试体中的裂纹的第一信号；
(ii)多个第二类型涡流传感器，用于根据所述测试体来生成第二信号，其中所述第二信号表示所述第一类型涡流传感器和所述第二类型涡流传感器相对于所述测试体的提离距离，所述涡流阵列探测器被配置为在不同的提离距离下在所述第二信号和所述第一信号之间建立预定比率；
(b)设置表，其包括用于所述第一类型涡流传感器的校准值以及相应的基于所述第二信号的用于所述多个通道的提离距离补偿值；以及
(c)获取单元，其响应于所述设置表中的所述校准值和所述提离距离补偿值并响应于所述第二信号，并且用于转换在所述测试体的实际测试期间从所述第一类型涡流传感器所获得的所述第一信号，以获得用于表示所述测试体中的所述裂纹的第三信号，其中所述第三信号基本不依赖于在所述实际测试期间获得所述第一信号时所述第一类型涡流传感器和第二类型涡流传感器与所述测试体之间的实际提离距离。
2.根据权利要求1所述的涡流系统，其中，所述涡流阵列探测器设置在印刷电路板上。
3.根据权利要求1所述的涡流系统，其中，所述涡流阵列探测器包括用作驱动器线圈和接收器线圈的重叠线圈。
4.根据权利要求2所述的涡流系统，其中，所述多个第一类型涡流传感器用于生成沿第一线延伸的第一组正交通道。
5.根据权利要求4所述的涡流系统，其中，所述多个第二类型涡流传感器被配置为沿着至少一个平行于所述第一线延伸的线来设置绝对通道。
6.根据权利要求5所述的涡流系统，其中，至少一对所述绝对通道物理地夹持着所述正交通道。
7.根据权利要求6所述的涡流系统，其中，两个绝对通道的感测区域的平均值用于获得相应的正交通道的提离距离值。
8.根据权利要求5所述的涡流系统，其中，在纵向或横向的测试体的裂纹位于正交通道的感测区域上的情况下，所述绝对通道位于不与所述裂纹对准的位置处。
9.根据权利要求1所述的涡流系统，其中，所述获取单元用于同时驱动所述第一类型涡流传感器和所述第二类型涡流传感器。
10.根据权利要求3所述的涡流系统，其中，与所述第一类型涡流传感器相应的第一类型的通道和与所述第二类型涡流传感器相应的第二类型的通道使用同组驱动器线圈。
11.根据权利要求3所述的涡流系统，其中，所述驱动器线圈作为阻抗桥的一部分进行连接以实现绝对通道。
12.根据权利要求1所述的涡流系统，其中，所述第一类型涡流传感器是正交涡流传感器，并且所述第二类型涡流传感器是绝对涡流传感器。
13.根据权利要求1所述的涡流系统，其中，所述涡流系统用作差分涡流阵列探测器。
14.根据权利要求12所述的涡流系统，其中，所述绝对涡流传感器由形成所述正交涡流传感器的物理线圈形成。
15.根据权利要求2所述的涡流系统，其中，所述涡流阵列探测器在所述印刷电路板上配置在至少四层中。
16.根据权利要求2所述的涡流系统，其中，所述涡流阵列探测器包括巨磁阻传感器。
17.根据权利要求2所述的涡流系统，其中，所述涡流阵列探测器包括各向异性磁阻传感器。
18.根据权利要求2所述的涡流系统，其中，所述涡流阵列探测器包括霍尔效应传感器。
19.一种使用涡流系统的物体测试方法，包括以下步骤：
设置涡流阵列探测器，其中所述涡流阵列探测器包括：(i)多个第一类型涡流传感器，其配置在多个第一类型的通道中，并且用于在测试体中引起涡流并感测和输出表示所述测试体中的裂纹的第一信号；以及(ii)多个第二类型涡流传感器，其配置在多个第二类型的通道中，并且用于根据所述测试体来生成第二信号，其中所述第二信号表示所述第一类型涡流传感器和所述第二类型涡流传感器相对于所述测试体的提离距离，所述涡流阵列探测器被配置为在不同的提离距离下在所述第二信号和所述第一信号之间建立大致恒定的比率；
设置探测器阵列系统，包括使用所述第一类型涡流传感器针对已知校准槽至少设置各第一类型的通道上的增益值；
针对各第一类型的通道通过使用所述第二类型涡流传感器来获得振幅矢量值；以及
将所述增益值和所述振幅矢量值存储在设置表中。
20.根据权利要求19所述的物体测试方法，其中，还包括：
针对所述测试体获取第一类型的通道和第二类型的通道的实际涡流数据，其中所述数据包括针对各第一类型的通道和第二类型的通道的原始正交数据和原始绝对数据；
计算振幅矢量长度；以及
利用所述振幅矢量长度来针对提离距离效应补偿所述原始正交数据，并且应用校准用的所述增益值，从而获得表示所述测试体中的裂纹并且不依赖于所述提离距离的第三信号。
21.根据权利要求20所述的物体测试方法，其中，设置探测器阵列系统包括：
在各第一类型的通道处设置相位旋转值和增益值，并计算各位置处的增益值和相位旋转值这两者。
22.根据权利要求20所述的物体测试方法，其中，还包括：在所述测试体的实际测试期间同时获取所述原始正交数据和所述原始绝对数据。
23.根据权利要求20所述的物体测试方法，还包括：同时驱动所述第一类型涡流传感器和所述第二类型涡流传感器。
24.根据权利要求20所述的物体测试方法，其中，所述振幅矢量值处于空气中的振幅矢量值和校准基线上的振幅矢量值之间。
CN201310095237.8A 2012-03-22 2013-03-22 涡流系统和使用该涡流系统的物体测试方法 Active CN103323522B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/427,205 2012-03-22
US13/427,205 US20130249540A1 (en) 2012-03-22 2012-03-22 Eddy current array probe and method for lift-off compensation during operation without known lift references

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103323522A CN103323522A (zh) 2013-09-25
CN103323522B true CN103323522B (zh) 2016-12-07

Family

ID=47598658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310095237.8A Active CN103323522B (zh) 2012-03-22 2013-03-22 涡流系统和使用该涡流系统的物体测试方法

Country Status (4)

Country Link
US (3) US20130249540A1 (zh)
EP (1) EP2642281B1 (zh)
CN (1) CN103323522B (zh)
ES (1) ES2528897T3 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2811843C2 (ru) * 2022-05-24 2024-01-18 Общество с ограниченной ответственностью "Реновация" Способ вихретокового контроля однородности поверхностного слоя деталей подшипников

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130249540A1 (en) * 2012-03-22 2013-09-26 Olympus Ndt Inc. Eddy current array probe and method for lift-off compensation during operation without known lift references
JP6170005B2 (ja) * 2014-03-31 2017-07-26 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 渦電流探傷方法及び渦電流探傷装置
US9465008B2 (en) * 2014-06-13 2016-10-11 General Electric Company Method and system for eddy current device dynamic gain adjustment
JP6597081B2 (ja) * 2015-09-07 2019-10-30 株式会社Ｉｈｉ 探傷プローブおよび探傷方法
CN106597854B (zh) * 2016-12-28 2021-08-24 爱德森（厦门）电子有限公司 一种物体姿态自适应调整伺服控制装置及方法
CN108827348A (zh) * 2018-05-01 2018-11-16 河南农业大学 一种十字结型蜿蜒花式涡流传感器及其线圈绕制方法
CN108872368A (zh) * 2018-07-24 2018-11-23 爱德森（厦门）电子有限公司 一种改进型无方向性正交涡流检测装置
CN108872370B (zh) * 2018-07-26 2021-03-09 爱德森（厦门）电子有限公司 一种评估正交涡流传感器检测焊缝有效性的辅助方法
CN114062485A (zh) * 2021-12-03 2022-02-18 哈尔滨工业大学 一种平面柔性差分脉冲涡流探头及其使用方法
CN116292379B (zh) * 2023-04-11 2023-09-22 武汉海王核能装备工程有限公司 一种离心泵叶轮裂纹故障在线监测装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4661777A (en) * 1984-02-10 1987-04-28 Tornbloms Kvalitetskontroll Ab Plural frequency eddy current method and apparatus with lift-off compensation for detecting faults in electrically conductive objects
US4727322A (en) * 1984-12-19 1988-02-23 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "S.N.E.C.M.A." Method and apparatus for measuring thickness of a test part by an eddy current sensor, without contact and with lift-off compensation
US4893079A (en) * 1988-08-29 1990-01-09 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method and apparatus for correcting eddy current signal voltage for temperature effects
DE4201502A1 (de) * 1992-01-21 1993-07-22 Siemens Ag Verfahren und anordnung zur elektrischen wirbelstrompruefung
DE19945944A1 (de) * 1999-09-24 2001-05-31 Siemens Ag Verfahren zur zerstörungsfreien Detektion und Bestimmung von Defekten in elektrisch leitendem Material mit Anwendung eines Wirbelstrom-Prüfverfahrens
US6344741B1 (en) * 2000-06-20 2002-02-05 Her Majesty The Queen As Represented By The Minister Of National Defence In Right Of Canada Pulsed eddy current method for detection of corrosion in multilayer structures using the lift-off point of intersection
CN201273889Y (zh) * 2008-08-12 2009-07-15 德宏恩企业股份有限公司 具涡电流检测之检测机
CN101587097A (zh) * 2008-05-20 2009-11-25 西门子公司 确定和评价检验对象中的涡流显示、尤其是裂纹的方法
CN101981442A (zh) * 2008-02-15 2011-02-23 通用电气检查技术有限公司 用于涡电流测量的相敏检测的方法和设备

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8825977D0 (en) * 1988-11-07 1988-12-14 Atomic Energy Authority Uk Eddy current testing system
US5552704A (en) * 1993-06-25 1996-09-03 Tencor Instruments Eddy current test method and apparatus for measuring conductance by determining intersection of lift-off and selected curves
JPH08101169A (ja) * 1994-09-30 1996-04-16 Sumitomo Light Metal Ind Ltd 渦流探傷装置
US5541510A (en) * 1995-04-06 1996-07-30 Kaman Instrumentation Corporation Multi-Parameter eddy current measuring system with parameter compensation technical field
WO2001022076A1 (en) * 1999-09-20 2001-03-29 Jentek Sensors, Inc. Eddy-current sensor arrays
US7385392B2 (en) * 2000-11-13 2008-06-10 Jentek Sensors, Inc. Eddy current sensing arrays and system
JP3981965B2 (ja) * 2001-11-12 2007-09-26 学校法人日本大学 渦電流探傷用プローブとそのプローブを用いた渦電流探傷装置
US20040004475A1 (en) * 2002-04-22 2004-01-08 Jentek Sensors, Inc. High throughput absolute flaw imaging
US20040056654A1 (en) * 2002-05-21 2004-03-25 Jentek Sensors, Inc. Magnetic field characterization of stresses and properties in materials
JP2004028897A (ja) * 2002-06-27 2004-01-29 Osaka Gas Co Ltd 渦流探傷装置
US20060132123A1 (en) * 2004-12-22 2006-06-22 General Electric Company Eddy current array probes with enhanced drive fields
US20070029997A1 (en) * 2005-05-02 2007-02-08 Goldfine Neil J Test circuit with drive windings and sense elements
JP4776696B2 (ja) * 2006-02-24 2011-09-21 コミサリア ア レネルジ アトミク 金属物の欠陥の非破壊評価方法および装置
EP2160582B1 (en) * 2007-06-12 2016-09-07 Jentek Sensors, Inc. Torque and load monitoring using magnetic sensor arrays
US8018228B2 (en) * 2008-06-13 2011-09-13 Olympus Ndt High resolution and flexible eddy current array probe
JP5341028B2 (ja) * 2010-06-16 2013-11-13 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 渦電流探傷方法
US8896300B2 (en) * 2010-07-08 2014-11-25 Olympus Ndt Inc. 2D coil and a method of obtaining EC response of 3D coils using the 2D coil configuration
US20130249540A1 (en) * 2012-03-22 2013-09-26 Olympus Ndt Inc. Eddy current array probe and method for lift-off compensation during operation without known lift references

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4661777A (en) * 1984-02-10 1987-04-28 Tornbloms Kvalitetskontroll Ab Plural frequency eddy current method and apparatus with lift-off compensation for detecting faults in electrically conductive objects
US4727322A (en) * 1984-12-19 1988-02-23 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "S.N.E.C.M.A." Method and apparatus for measuring thickness of a test part by an eddy current sensor, without contact and with lift-off compensation
US4893079A (en) * 1988-08-29 1990-01-09 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method and apparatus for correcting eddy current signal voltage for temperature effects
DE4201502A1 (de) * 1992-01-21 1993-07-22 Siemens Ag Verfahren und anordnung zur elektrischen wirbelstrompruefung
DE19945944A1 (de) * 1999-09-24 2001-05-31 Siemens Ag Verfahren zur zerstörungsfreien Detektion und Bestimmung von Defekten in elektrisch leitendem Material mit Anwendung eines Wirbelstrom-Prüfverfahrens
US6344741B1 (en) * 2000-06-20 2002-02-05 Her Majesty The Queen As Represented By The Minister Of National Defence In Right Of Canada Pulsed eddy current method for detection of corrosion in multilayer structures using the lift-off point of intersection
CN101981442A (zh) * 2008-02-15 2011-02-23 通用电气检查技术有限公司 用于涡电流测量的相敏检测的方法和设备
CN101587097A (zh) * 2008-05-20 2009-11-25 西门子公司 确定和评价检验对象中的涡流显示、尤其是裂纹的方法
CN201273889Y (zh) * 2008-08-12 2009-07-15 德宏恩企业股份有限公司 具涡电流检测之检测机

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2811843C2 (ru) * 2022-05-24 2024-01-18 Общество с ограниченной ответственностью "Реновация" Способ вихретокового контроля однородности поверхностного слоя деталей подшипников

Also Published As

Publication number Publication date
ES2528897T3 (es) 2015-02-13
EP2642281A1 (en) 2013-09-25
US20210010975A1 (en) 2021-01-14
US20130249540A1 (en) 2013-09-26
US20180143161A1 (en) 2018-05-24
CN103323522A (zh) 2013-09-25
EP2642281B1 (en) 2015-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103323522B (zh) 涡流系统和使用该涡流系统的物体测试方法
US8896300B2 (en) 2D coil and a method of obtaining EC response of 3D coils using the 2D coil configuration
US8274276B2 (en) System and method for the non-destructive testing of elongate bodies and their weldbond joints
US20130300401A1 (en) Sensor Apparatus, in Particular Metal Sensor, with a Field-Compensated Magnetic Field Sensor
US7495433B2 (en) Device for detecting defects in electrically conductive materials in a nondestructive manner
CN101283264A (zh) 具有磁场补偿的磁传感器设备
CN102870011B (zh) 金属的或磁性对象的检测
US10634645B2 (en) Eddy current probe with 3-D excitation coils
Smith et al. Eddy‐Current Testing with GMR Magnetic Sensor Arrays
CN102879462A (zh) 一种金属缺陷涡流检测装置及其探头
US6586930B1 (en) Material thickness measurement using magnetic information
JP2004151056A (ja) 弱磁界発生装置および磁界センサの検査方法
CN103675094A (zh) 一种无损探伤装置
US7348773B2 (en) Method and device for assessing ambient conditions of an installation site of a magnetic resonance imaging device
US6724184B1 (en) Device and method for determining a magnetic field as to its intensity and direction
Wang et al. Multi-frequency imaging with non-linear calibration of magnetoresistance sensors for surface and buried defects inspection
JP6843430B2 (ja) 鉄筋コンクリートの鉄筋径とかぶりの測定装置
JP2017520849A (ja) 硬貨検出システム
Ravat et al. Non-destructive evaluation of small defects using an eddy current microcoil sensor array
CN112630294B (zh) 基于Chirp信号的旋转层析缺陷检测方法和装置
CN203616286U (zh) 一种无损探伤装置
Ravat et al. Study for the design of Eddy Current microsensor arrays for non destructive testing applications
US20240118240A1 (en) Lift-off compensated eddy current system
Atzlesberger et al. Detection of inhomogeneities in magneto-conductive objects
JPS5866885A (ja) パイプロケ−タ−

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant