CN104849344A - 一种应用于脉冲涡流无损检测的多谐相位分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于脉冲涡流无损检测的多谐相位分析方法，属于无损检测技术领域，包括以下步骤：步骤一：在被检碳纤构件上取任意选取一检测点，对所述检测点实施脉冲涡流检测，脉冲激励电流频率为1MHz，将采集的信号分别与频率为1MHz、2MHz、4MHz、8MHz、16MHz、32MHz、64MHz、128MHz的正弦、余弦参考信号相乘；步骤二：将步骤一输出的信号进行CIC滤波，即将信号依次进行积分、抽样、梳状滤波的处理；步骤三：将步骤二输出的信号通入IIR无限冲击响应滤波器，即可得到被检测信号对应不同频率参考信号的实部分量和虚部分量，由此得出被测信号的相角和幅值；本发明可测缺陷深度，具有高精确度和实时性，由于通过相角和幅值反映缺陷，可避免由提离高度引起的缺陷误判。
Description
技术领域
本发明涉及电磁无损检测领域，尤其涉及一种应用于脉冲涡流无损检测多谐相位的分析方法。
背景技术
无损检测技术是在工业领域和医学诊断领域确保组件可靠性的重要工具，此技术被应用在广泛的领域之中，常见于航空航天、汽车、铁路、发电和石化等行业中应用无损检测技术检验金属零件。在现有的检测方法中，对于飞机或者核电站正在使用的重要金属零件的检测，最常用的检测方法是超声波检测和电磁涡流检测。电涡流检测方法是基于电磁感应原理，在金属表面产生感应电流，使用一个带有线圈的探头置于被测构件表面，该线圈内通入正弦激励信号，并产生随时间变化的磁场，从而感应出被测构件表面的涡流。涡流和存在的缺陷之间相互的作用使磁场发生改变，因此，通过测量线圈阻抗的变化可以检测出表面缺陷。线圈上电流的频率是一个重要的参数，因为物体表面的电流密度取决于与频率的比率以指数方式减少，当低频电流达到更大的深度时，高频率的电流产生的感应电流聚集在表面，此现象称为集肤效应，它使电涡流的密度分布和深度有关。使用多个频率进行测试时，增加了对构件表面缺陷特性信息的获取量。
然而，在涡流检测方法中，由于被检测构件受自身或外部客观因素的影响，如因机械传动引起的都懂或温度变化等，材料密度不连续等都会对涡流信号产生影响，使得连续涡流信号的检测出现干扰，尤其是提离高度的误差无法避免，导致检测出现错误，采用现有的分析方法有待改进。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种新的分析方法克服由于电磁涡流检测中由于提离高度而引起的干扰信号引起的误差，本方法可以将信号信号的幅值和相位用解析出的实部和虚部表示出，与提离高度无关，避免了缺陷误判。
为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：一种应用于脉冲涡流无损检测多谐相位的分析方法，包括以下步骤：
步骤一：取频率分别为1MHz正弦信号(14)、1MHz余弦信号(15)、2MHz正弦信号(16)、2MHz余弦信号(17)、4MHz正弦信号(18)、4MHz余弦信号(19)、8MHz正弦信号(20)、8MHz余弦信号(21)、16MHz正弦信号(22)、16MHz余弦信号(23)、32MHz正弦信号(24)、32MHz余弦信号(25)、64MHz正弦信号(26)、64MHz余弦信号(27)、128MHz正弦信号(28)、128MHz余弦信号(29)作为参考信号，使用现场可编程门阵列(10)内部乘法器(30)将采集到的测量信号与所述参考信号分别相乘；
步骤二：将信号进行CIC滤波(34)处理，具体为先将信号进行采样频率为125M采样率/秒的积分运算(31)，再将信号进行抽取处理(32)，最后将经抽取处理后的信号通入梳状滤波器(33)，进行微分延迟处理，滤除无用杂波，降低采样率至1.25M采样率/秒；
步骤三：将信号通入IIR无限冲击响应滤波器(35)进行滤波，可分别得出采集到的测量信号的实部分量(36)与虚部分量(37)。
本发明可测缺陷深度，具有高精确度和实时性，由于通过相角和幅值反映缺陷，可避免由提离高度引起的缺陷误判。
附图说明
图1是本发明用于电磁涡流检测装置的结构示意图。
图2是本发明多谐相位的分析方法具体步骤。
图3是CIC滤波器结构示意图
图4是无限冲击响应滤波器结构示意图
具体实施方式
下面将结合附图和实例对本发明做进一步的详细说明。
参见图1所示的电磁涡流检测装置的结构示意图，包括有计算机(1)、现场可编程门阵列芯片(10)、模-数转换芯片(8)、巨磁阻传感器(5)、空心圆柱激励线圈探头(4)、被检碳纤维构件(3)、X-Y轴平台(2)，巨磁阻传感器(15)设置在空心圆柱激励线圈探头(4)内部。
参见图2所示的多谐相位的分析方法具体步骤，首先在被检碳纤构件上取任意选取一检测点，对所述检测点实施脉冲涡流检测，取频率分别为1MHz正弦信号(14)、1MHz余弦信号(15)、2MHz正弦信号(16)、2MHz余弦信号(17)、4MHz正弦信号(18)、4MHz余弦信 号(19)、8MHz正弦信号(20)、8MHz余弦信号(21)、16MHz正弦信号(22)、16MHz余弦信号(23)、32MHz正弦信号(24)、32MHz余弦信号(25)、64MHz正弦信号(26)、64MHz余弦信号(27)、128MHz正弦信号(28)、128MHz余弦信号(29)作为参考信号，使用现场可编程门阵列(10)内部乘法器(30)将采集到的测量信号与所述参考信号分别相乘；然后将信号进行CIC滤波(34)处理，具体为先将信号进行采样频率为125M采样率/秒的积分运算(31)，再将信号进行抽取处理(32)，最后将经抽取处理后的信号通入梳状滤波器(33)，进行微分延迟处理，滤除无用杂波，降低采样率至1.25M采样率/秒；最后将信号通入IIR无限冲击响应滤波器(35)进行滤波，可分别得出采集到的测量信号的实部分量(36)与虚部分量(37)。
CIC滤波器是通过选择积分器数目、抽样器的抽样频率、梳状带频率和延迟数目来进行配置的，当抽样频率R选取100采样率/秒时，可以减少125M采样率/秒到1.25M采样率/秒的样本数量，积分器数目N为4、延迟数目M为2时，625kHz以上的频率有至少50dB的衰减。
选择两个级联的二阶滤波器组成的四次低通无限冲击响应滤波器(35)进行滤波，每组二阶滤波器的实现方法如图4所示，其中B0，B1，B2为零点系数，A1，A2为极点系数。使用增益环节R是为了降低输出定点数据的位宽，在保证足够精度的情况下，降低系统设计的复杂程度。
Claims (2)
1.一种应用于脉冲涡流无损检测多谐相位分析方法，所述的脉冲涡流无损检测是在现有的脉冲涡流无损检测系统中完成的；
所述脉冲涡流无损检测系统包括有计算机(1)、现场可编程门阵列芯片(10)、模-数转换芯片(8)、巨磁阻传感器(5)、空心圆柱激励线圈探头(4)、被检碳纤维构件(3)、X-Y轴平台(2)；
所述巨磁阻传感器(15)设置在空心圆柱激励线圈探头(4)内部；
在脉冲涡流无损检测系统中，计算机(1)给X-Y轴平台(2)发送控制信号；现场可编程门阵列芯片(10)产生1MHz的脉冲激励信号经过V-I转换(7)给空心圆柱激励线圈探头(4)提供脉冲激励电流(9)；在所述脉冲激励下，被检碳纤维构件(3)中感应出脉冲涡流场；由于巨磁阻传感器(5)与磁场强度呈线性关系，因此输出差分电压信号(13)；所述差分放大信号经差分放大(6)处理、模-数转换(8)进入现场可编程门阵列芯片(10)进行处理；所述处理后输出的数字脉冲涡流检测信号经TCP/IP协议(11)输入计算机(1)；计算机(1)对所述接收到的信号进行处理后得出被检碳纤构件(3)是否存在缺陷；
其特征在于由现场可编程门阵列芯片(10)对采集的数据进行多谐相位处理的分析方法包括以下几个步骤：
步骤一：取频率分别为1MHz正弦信号(14)、1MHz余弦信号(15)、2MHz正弦信号(16)、2MHz余弦信号(17)、4MHz正弦信号(18)、4MHz余弦信号(19)、8MHz正弦信号(20)、8MHz余弦信号(21)、16MHz正弦信号(22)、16MHz余弦信号(23)、32MHz正弦信号(24)、32MHz余弦信号(25)、64MHz正弦信号(26)、64MHz余弦信号(27)、128MHz正弦信号(28)、128MHz余弦信号(29)作为参考信号，使用现场可编程门阵列(10)内部乘法器(30)将采集到的测量信号与所述参考信号分别相乘；
步骤二：将经步骤1输出的信号进行CIC滤波(34)处理，具体为先将信号进行采样频率为125M采样率/秒的积分运算(31)，再将信号进行抽取处理(32)，最后将经抽取处理后的信号通入梳状滤波器(33)，进行微分延迟处理，降低采样率至1.25M采样率/秒；
步骤三：将经步骤2输出的信号通入IIR无限冲击响应滤波器(35)进行滤波，可分别得出采集到的测量信号的实部分量(36)与虚部分量(37)。
2.根据权利要求1所述的由现场可编程门阵列芯片(10)对采集数据进行多谐相位处理的多谐相位的分析方法，其特征在于步骤一中所用的参考信号是由DDS直接数字式频率合成器合成。
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| CN (1) | CN104849344A (zh) |
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