CN103760234B - 一种用谐振频率变化提高涡流检测极限灵敏度的设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用谐振频率变化提高涡流检测极限灵敏度的设计方法采用谐振电路产生的频率替代涡流检测仪器中的石英晶体振荡器，涡流检测线圈作为谐振电路的电感部分，通过这一方法设计的涡流检测仪器，可得到包含幅度、相位和频率信息的谐振涡流检测阻抗信号图，除具备第一代谐振涡流仪的工作特点，又具有第二代阻抗平面分析涡流仪的优势，这两者机理的叠加进一步提高了涡流检测的极限灵敏度。

Description

一种用谐振频率变化提高涡流检测极限灵敏度的设计方法
所属技术领域
本发明涉及一种无损检测仪器的设计方法，特别是涉及一种用谐振频率变化提高涡流检测极限灵敏度的设计方法。
背景技术
涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法，适用于导电材料。当导体置于交变磁场之中，导体中就会有感应电流产生，这种电流称为涡流。由于导体自身各种因素（如电导率、磁导率、形状、尺寸和缺陷等）的变化，会导致感应电流的变化，利用这种现象来判知导体性质、状态及有无缺陷的检测方法，叫做涡流检测方法。
涡流检测时把导体接近通有交流电的线圈，由线圈建立的交变磁场与导体发生电磁感应作用，在导体内建立涡流。此时，导体中的涡流也会产生相应的感应磁场，并影响原磁场，进而导致线圈电压和阻抗的改变。当导体表面或近表面出现缺陷（或其它性质变化）时，影响涡流的强度和分布，并引起线圈电压和阻抗的变化。因此，通过仪器检测出线圈中电压或阻抗的变化，即可间接地发现导体内缺陷（或其它性质变化）的存在。
振荡器产生高频振荡，供给试验线圈各种频率的激励电流。振荡器为桥接线圈提供电流以产生交变磁场。这个磁场在试样中感应出涡流，使线圈的阻抗依据试详情况发生变化，于是桥接电路输出电压也发生变化，即把线圈阻抗变化转换成电信号。一般来说，这个信号的振幅很小，需用放大器加以放大，以便后继单元之用。在桥路输出信号中，除了有缺陷信号外、还会有一些由其他因素引起的干扰信号。消除这些干扰信号通常采用相敏检波器和混频信号处理单元。经信号处理单元的分析处理，最后输出显示、记录并触发报警装置或分选门。
常规涡流检测仪器正弦波振荡电路由四部分组成，即放大电路、反馈网络、选频网络和稳幅环节。
(1)放大电路具有一定的电压放大倍数，其作用是对选择出来的某一频率的信号进行放大。根据电路需要可采用单级放大电路或多级放大电路。
(2)反馈网络是反馈信号所经过的电路，其作用是将输出信号反馈到输入端，引入自激振荡所需的正反馈， 正弦波振荡电路叫组成石英晶体振荡器。
(3)选频网络具有选频的功能，其作用是选出指定频率的信号，以便使正弦波振荡电路实现单一频率振荡（这里采用石英晶体作选频元件）。
(4)稳幅环节具有稳定输出信号幅值的作用，以便使电路达到等幅振荡，因此稳幅环节是正弦波振荡电路的重要组成部分。
综上所述，目前常规涡流检测仪器中，普遍采用的石英晶体振荡器，虽然频率稳定性好，Q值高，带宽窄；但是频率不可调，只适合定频工作。对于一些特殊场合的检测，为改变检测频率，只能采用分频的开环方法进行调整，故无法在实际检测中利用材料不连续性产生的频偏特征信号。
发明内容
本发明的目的在于克服现有石英晶体振荡器之不足，提供一种用谐振频率变化提高涡流检测极限灵敏度的设计方法，采用谐振电路产生的频率替代涡流检测仪器中的石英晶体振荡器，涡流检测线圈作为谐振电路的一部分。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用谐振频率变化提高涡流检测极限灵敏度的设计方法，其特征在于，采用谐振电路产生的频率替代涡流检测仪器中的石英晶体振荡器，涡流检测线圈作为谐振电路的电感部分；在检测过程中，涡流检测线圈对工件的缺陷或不连续性将产生幅度和频率的变化，进一步对拾取的涡流检测信号进行正交检波，得出谐振涡流检测阻抗信号图。谐振涡流检测阻抗信号图中包含幅度、相位和频率信息；所述谐振涡流检测阻抗信号图与常规涡流检测阻抗信号图像比较，增加了一个频率的变化信息；通过这一信息，进一步提高对微小缺陷的检测灵敏度。采用本发明方法设计的涡流检测仪器，除具备第一代谐振涡流仪的工作特点，又具有第二代阻抗平面分析涡流仪的优势，这两者机理的叠加进一步提高了涡流检测的极限灵敏度。
本发明的有益效果是，提供一种用谐振频率变化提高涡流检测极限灵敏度的设计方法采用谐振电路产生的频率替代涡流检测仪器中的石英晶体振荡器，涡流检测线圈作为谐振电路的一部分，通过这一方法设计的涡流检测仪器，可得到包含幅度、相位和频率信息的谐振涡流检测阻抗信号图，除具备第一代谐振涡流仪的工作特点，又具有第二代阻抗平面分析涡流仪的优势，这两者机理的叠加进一步提高了涡流检测的极限灵敏度。
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的一种用谐振频率变化提高涡流检测极限灵敏度的设计方法不局限于实施例。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例的谐振电路示意图。
图中，R.电阻，L.电感，C.电容，P.涡流检测线圈。
具体实施方式
图1所示实施例，本发明的一种用谐振频率变化提高涡流检测极限灵敏度的设计方法，采用谐振电路LCR产生的频率替代涡流检测仪器中的石英晶体振荡器，涡流检测线圈P作为谐振电路的电感L部分，R为谐振环路损耗；在检测过程中，涡流检测线圈P对工件的缺陷或不连续性将产生幅度和频率的变化，进一步对拾取的涡流检测信号进行正交检波，得出谐振涡流检测阻抗信号图。谐振涡流检测阻抗信号图中包含幅度、相位和频率信息；所述谐振涡流检测阻抗信号图与常规涡流检测阻抗信号图像比较，增加了一个频率的变化信息；通过这一信息，进一步提高对微小缺陷的检测灵敏度。采用本发明方法设计的涡流检测仪器，除具备第一代谐振涡流仪的工作特点，又具有第二代阻抗平面分析涡流仪的优势，这两者机理的叠加进一步提高了涡流检测的极限灵敏度。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种用谐振频率变化提高涡流检测极限灵敏度的设计方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (1)

1. 一种用谐振频率变化提高涡流检测极限灵敏度的设计方法，其特征在于：采用谐振电路产生的频率替代涡流检测仪器中的石英晶体振荡器产生的频率，涡流检测线圈作为谐振电路的电感部分；在检测过程中，涡流检测线圈对工件的缺陷或不连续性将产生幅度和频率的变化，进一步对拾取的涡流检测信号进行正交检波，得出谐振涡流检测阻抗信号图；所述谐振涡流检测阻抗信号图中包含幅度、相位和频率信息；所述谐振涡流检测阻抗信号图与常规涡流检测阻抗信号图像比较，增加了一个频率的变化信息；通过这一信息，进一步提高对微小缺陷的检测灵敏度。
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