CN108426944A - 一种基于涡流无损金属探伤在线检定方法及系统 - Google Patents

一种基于涡流无损金属探伤在线检定方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108426944A
CN108426944A CN201810206881.0A CN201810206881A CN108426944A CN 108426944 A CN108426944 A CN 108426944A CN 201810206881 A CN201810206881 A CN 201810206881A CN 108426944 A CN108426944 A CN 108426944A
Authority
CN
China
Prior art keywords
excitation coil
inductance
equivalent
resistance
voltage
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.)
Pending
Application number
CN201810206881.0A
Other languages
English (en)
Inventor
赛耀樟
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.)
Ludong University
Original Assignee
Ludong University
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 Ludong University filed Critical Ludong University
Priority to CN201810206881.0A priority Critical patent/CN108426944A/zh
Publication of CN108426944A publication Critical patent/CN108426944A/zh
Pending legal-status Critical Current

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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

本发明属于无损金属探伤在线检定技术领域，尤其涉及一种基于涡流无损金属探伤在线检定方法，本发明同时提供一种基于涡流无损金属探伤在线检定系统，所述探伤在线检定方法包括等效电路、等效电阻、等效电感、等效电压、通过测量激励线圈实际电压U0与激励线圈等效电压U的变化量△U，确定金属探伤等级，本发明解决了现有技术存在由于传统的无损检测方法已不能满足现代金属探测要求且又不具有相适应的新的金属探测方法，从而导致目前的无损检测工艺不具有完整性、系统性以及实用性的问题，具有完整性、系统性以及实用性的涡流无损检测工艺、针对性的提取有效检测信息、自动化探伤能力高、提高了系统的整体实时处理速度、适用于精密电测量的应用的有益技术效果。

Description

一种基于涡流无损金属探伤在线检定方法及系统
技术领域
本发明属于无损金属探伤在线检定技术领域，尤其涉及一种基于涡流无损金属探伤在线检定方法，本发明同时提供一种基于涡流无损金属探伤在线检定系统。
背景技术
目前，金属探伤是指探测金属材料或部件内部的裂纹或缺陷随着制造业的迅速发展，对产品质量检验的要求越来越高，需要对越来越多的关键、复杂零部件甚至产品内部缺陷进行严格探伤和内部结构尺寸精确测量，传统的无损检测方法如超声波检测、射线照相检测等测量方法已不能满足要求，于是，许多先进的无损检测技术被开发应用于这些领域，现有技术存在由于传统的无损检测方法已不能满足现代金属探测要求且又不具有相适应的新的金属探测方法，从而导致目前的无损检测工艺不具有完整性、系统性以及实用性的问题。
发明内容
本发明提供一种基于涡流无损金属探伤在线检定方法及系统，以解决上述背景技术中提出了现有技术存在由于传统的无损检测方法已不能满足现代金属探测要求且又不具有相适应的新的金属探测方法，从而导致目前的无损检测工艺不具有完整性、系统性以及实用性的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种基于涡流无损金属探伤在线检定方法，包括：
等效电路：将激励线圈与被检测金属等效为感性互耦电路，所述感性互耦电路包括由激励源E1、激励线圈电阻R1以及激励线圈电感L1串联的初级回路和由被检测金属电阻R2和被检测金属电感L2串联的次级回路，所述激励线圈电感L1与被检测金属电感L2互相耦合；
等效阻抗：
等效电阻：通过电阻等效方程确定激励线圈等效电阻；
所述电阻等效方程为
所述R为激励线圈等效电阻；
所述R1为激励线圈电阻R1的电阻值；
所述R2为被检测金属电阻R2的电阻值；
所述L1为激励线圈电感L1的电感量；
所述L2为被检测金属电感L2的电感量；
所述M为激励线圈电感L1与被检测金属电感L2的互感系数；
所述ω为激励源E1的角频率；
等效电感：通过电感等效方程确定激励线圈等效电感；
所述电感等效方程为
所述L为激励线圈等效电感；
所述R1为激励线圈电阻R1的电阻值；
所述R2为被检测金属电阻R2的电阻值；
所述L1为激励线圈电感L1的电感量；
所述L2为被检测金属电感L2的电感量；
所述M为激励线圈电感L1与被检测金属电感L2的互感系数；
所述ω为激励源E1的角频率；
等效电压：根据基尔霍夫定律，通过电压等效方程确定激励线圈等效电压；
所述电压等效方程为：U＝jωLⅠ+RⅠ；
所述U为激励线圈等效电压；
所述L为激励线圈等效电感；
所述R为激励线圈等效电阻；
所述Ⅰ为激励线圈等效阻抗内的电流；
所述ω为激励源E1的角频率；
通过测量激励线圈实际电压U0与激励线圈等效电压U的变化量△U，确定金属探伤等级。
进一步：
所述互感系数方程为
所述M为互感系数；
所述k为耦合系数；
所述L1为激励线圈电感量；
所述L2为被检测金属电感量；
进一步：
所述感性互耦电路包括电阻R1，所述电阻R1的一端连接于激励源E1的正极，所述电阻R1的一端连接于电感L1的一端，所述电感L1的另一端连接于激励源E1的负极，所述电感L1耦合于电感L2，所述电感L2的一端连接于电阻R2的一端，所述R2的一端连接于电感L2的另一端。
同时，本发明还提供一种基于涡流无损金属探伤在线检定系统，包括：
等效电路形成模块用于将激励线圈与被检测金属等效为感性互耦电路，所述感性互耦电路包括由激励源E1、激励线圈电阻R1以及激励线圈电感L1串联的初级回路和由被检测金属电阻R2和被检测金属电感L2串联的次级回路，所述激励线圈电感L1与被检测金属电感L2互相耦合；
等效阻抗形成模块用于：
等效电阻：通过电阻等效方程确定激励线圈等效电阻；
所述电阻等效方程为
所述R为激励线圈等效电阻；
所述R1为激励线圈电阻R1的电阻值；
所述R2为被检测金属电阻R2的电阻值；
所述L1为激励线圈电感L1的电感量；
所述L2为被检测金属电感L2的电感量；
所述M为激励线圈电感L1与被检测金属电感L2的互感系数；
所述ω为激励源E1的角频率；
等效电感：通过电感等效方程确定激励线圈等效电感；
所述电感等效方程为
所述L为激励线圈等效电感；
所述R1为激励线圈电阻R1的电阻值；
所述R2为被检测金属电阻R2的电阻值；
所述L1为激励线圈电感L1的电感量；
所述L2为被检测金属电感L2的电感量；
所述M为激励线圈电感L1与被检测金属电感L2的互感系数；
所述ω为激励源E1的角频率；
等效电压形成模块用于：
等效电压：根据基尔霍夫定律，通过电压等效方程确定激励线圈等效电压；
所述电压等效方程为：U＝jωLⅠ+RⅠ；
所述U为激励线圈等效电压；
所述L为激励线圈等效电感；
所述R为激励线圈等效电阻；
所述Ⅰ为激励线圈等效阻抗内的电流；
所述ω为激励源E1的角频率；
探伤等级判定模块用于通过测量激励线圈实际电压U0与激励线圈等效电压U的变化量△U，确定金属探伤等级。
进一步，所述探伤等级判定模块包括探伤等级判定电路，所述探伤等级判定电路包括放大电路，所述放大电路用于测量激励线圈通过激励线圈实际电压U0，所述放大电路的正端连接于激励线圈正极，所述放大电路的负端连接于激励线圈负极，所述放大电路的输出端连接于减法电路的正端。
进一步，所述减法电路用于通过测量激励线圈实际电压U0与激励线圈等效电压U的变化量△U，所述减法电路正端连接于放大电路的输出端，所述减法电路负端连接于等效电压基准电路输出端，所述减法电路输出端连接于分级比较电路输入端。
进一步，所述探伤等级判定电路还包括等效电压基准电路，所述等效电压基准电路用于产生激励线圈等效电压U的基准电压，所述等效电压基准电路输入端输入积分脉冲，所述等效电压基准电路输出端连接于减法电路负端。
进一步，所述探伤等级判定电路还包括分级比较电路，所述分级比较电路用于确定金属探伤等级，所述分级比较电路包括电压比较器阵列，所述分级比较电路输入端连接于减法电路输出端，所述分级比较电路的电压比较器阵列的相应的输出端连接于相应的指示灯。
进一步，所述涡流无损金属探伤在线检定系统包括探头，所述探头包括激励线圈。
进一步，当包含激励线圈的探头接触于被检测金属表面时，通过放大电路测量激励线圈实际电压U0，通过减法电路得到激励线圈实际电压U0与通过等效电压基准电路得到的激励线圈等效电压U的变化量△U，通过分级比较电路确定金属探伤等级。
有益技术效果：
1、本专利采用等效电路：将激励线圈与被检测金属等效为感性互耦电路，所述感性互耦电路包括由激励源E1、激励线圈电阻R1以及激励线圈电感L1串联的初级回路和由被检测金属电阻R2和被检测金属电感L2串联的次级回路，所述激励线圈电感L1与被检测金属电感L2互相耦合，等效阻抗：等效电阻：通过电阻等效方程确定激励线圈等效电阻；等效电感：通过电感等效方程确定激励线圈等效电感；等效电压：根据基尔霍夫定律，通过电压等效方程确定激励线圈等效电压；通过测量激励线圈实际电压U0与激励线圈等效电压U的变化量△U，确定金属探伤等级，由于在阻抗分析中，将激励线圈靠近被测导体试件的模型可等效为变压器初级线圈与次级线圈的关系，其中，探头的激励线圈被看成是变压器的初级线圈，被测导体试件中感生出来的涡流被看作是变压器的次级线圈，因此，通过电阻等效方程和电感等效方程，得出等效电阻和等效电感，通过等效电阻和等效电感，进而得出等效电压，等效电压实际上就是没有缺陷的检测金属，通过激励线圈的实际电压与等效电压的比较，换句话说，也就是真实电压与电压标准(无缺陷的检测金属的标准电压)进行比对，进而得出金属内是否有缺陷或金属探伤等级，因此，本方案提出了一种具有完整性、系统性以及实用性的涡流无损检测工艺。
2、本专利采用将激励线圈与被检测金属等效为感性互耦电路的等效方法，由于涡流检测技术容易受到外界环境、检测参数等影响，阻抗分析法是一种涡流分析方法，为了检测单一参数的目的，消除其他参数对涡流检测结果的影响提出的一种控制单一变量法，由于电涡流的计算单一，只考虑电的相关参数，因此，其不但消除了外界干扰，而且有针对性的提取有效检测信息。
3、本专利同时还提供一种基于涡流无损金属探伤在线检定系统，包括等效电路形成模块用于将激励线圈与被检测金属等效为感性互耦电路，所述感性互耦电路包括由激励源E1、激励线圈电阻R1以及激励线圈电感L1串联的初级回路和由被检测金属电阻R2和被检测金属电感L2串联的次级回路，所述激励线圈电感L1与被检测金属电感L2互相耦合，等效阻抗：等效电阻形成模块：等效电阻：通过电阻等效方程确定激励线圈等效电阻；等效电感形成模块：等效电感：通过电感等效方程确定激励线圈等效电感；等效电压形成模块：等效电压：根据基尔霍夫定律，通过电压等效方程确定激励线圈等效电压；探伤等级判定模块用于通过测量激励线圈实际电压U0与激励线圈等效电压U的变化量△U，确定金属探伤等级，由于通过等效电路形成模块、等效电阻形成模块、等效电感形成模块、等效电压形成模块、探伤等级判定模块等模块的应用，不仅实现了模块化控制，而且提高了整个系统的自动化探伤能力。
4、本专利采用所述探伤等级判定模块包括探伤等级判定电路，所述探伤等级判定电路包括放大电路，所述放大电路用于测量激励线圈通过激励线圈实际电压U0，所述放大电路的正端连接于激励线圈正极，所述放大电路的负端连接于激励线圈负极，所述放大电路的输出端连接于减法电路的正端，所述减法电路用于通过测量激励线圈实际电压U0与激励线圈等效电压U的变化量△U，所述减法电路正端连接于放大电路的输出端，所述减法电路负端连接于等效电压基准电路输出端，所述减法电路输出端连接于分级比较电路输入端，所述探伤等级判定电路还包括等效电压基准电路，所述等效电压基准电路用于产生激励线圈等效电压U的基准电压，所述等效电压基准电路输入端输入积分脉冲，所述等效电压基准电路输出端连接于减法电路负端，所述探伤等级判定电路还包括分级比较电路，所述分级比较电路用于确定金属探伤等级，所述分级比较电路包括电压比较器阵列，所述分级比较电路输入端连接于减法电路输出端，所述分级比较电路的电压比较器阵列的相应的输出端连接于相应的指示灯，由于探伤等级判定电路是一种根据探伤等级判定步骤，形成的一种判定应用电路，本电路的工作原理是通过放大电路测量激励线圈实际电压U0，通过减法电路得到激励线圈实际电压U0与通过等效电压基准电路得到的激励线圈等效电压U的变化量△U，通过分级比较电路确定金属探伤等级，由于电路和软件处理的本质不同在于，电路处理的速度更快，其速度最高的达软件处理的100倍，因此，在不占用系统资源的前提下，提高了系统的整体实时处理速度。
5、本专利采用所述涡流无损金属探伤在线检定系统包括探头，所述探头包括激励线圈，当包含激励线圈的探头接触于被检测金属表面时，通过放大电路测量激励线圈实际电压U0，通过减法电路得到激励线圈实际电压U0与通过等效电压基准电路得到的激励线圈等效电压U的变化量△U，通过分级比较电路确定金属探伤等级，由于本方案不仅提出一种应用电路，还在应用电路的基础上提出一种实现应用电路的方法，本方法用放大电路、减法电路、等效电压基准电路、分级比较电路等模块电路，实现了测量激励线圈实际电压U0、得到激励线圈实际电压U0与激励线圈等效电压U的变化量△U，以及确定金属探伤等级的测量，特别是具有基准电压的减法器，相对于软件通过数字转换将进行高精度定点运算的方法，本方法简单、实用，适用于精密电测量的应用。
附图说明
图1是本发明一种基于涡流无损金属探伤在线检定方法的流程图；
图2是本发明一种基于涡流无损金属探伤在线检定方法的等效电路原理图；
图3是本发明一种基于涡流无损金属探伤在线检定方法的简化的等效电路原理图；
图4是本发明一种基于涡流无损金属探伤在线检定系统的探伤等级判定电路原理图；
图5是本发明一种基于涡流无损金属探伤在线检定系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
图中：
S101-等效电路；
S102-等效阻抗；
S103-等效电阻；
S104-等效电感；
S105-等效电压；
S106-测量激励线圈实际电压U0；
S107-测量激励线圈实际电压U0与激励线圈等效电压U的变化量△U；
S108-确定金属探伤等级；
E1-激励源，R1-激励线圈电阻，L1-激励线圈电感，R2-被检测金属电阻，L2-被检测金属电感，L-激励线圈等效电感，R-激励线圈等效电阻；
401-放大电路，402-减法电路，403-等效电压基准电路，404-分级比较电路；
501-激励线圈，502-被检测金属；
实施例：
本实施例：如图1、2、3所示，一种基于涡流无损金属探伤在线检定方法，包括：
等效电路S101：将激励线圈501与被检测金属502等效为感性互耦电路，所述感性互耦电路包括由激励源E1、激励线圈电阻R1以及激励线圈电感L1串联的初级回路和由被检测金属电阻R2和被检测金属电感L2串联的次级回路，所述激励线圈电感L1与被检测金属电感L2互相耦合；
等效阻抗S102：
等效电阻S103：通过电阻等效方程确定激励线圈等效电阻；
所述电阻等效方程为
所述R为激励线圈等效电阻；
所述R1为激励线圈电阻R1的电阻值；
所述R2为被检测金属电阻R2的电阻值；
所述L1为激励线圈电感L1的电感量；
所述L2为被检测金属电感L2的电感量；
所述M为激励线圈电感L1与被检测金属电感L2的互感系数；
所述ω为激励源E1的角频率；
等效电感S104：通过电感等效方程确定激励线圈等效电感；
所述电感等效方程为
所述L为激励线圈等效电感；
所述R1为激励线圈电阻R1的电阻值；
所述R2为被检测金属电阻R2的电阻值；
所述L1为激励线圈电感L1的电感量；
所述L2为被检测金属电感L2的电感量；
所述M为激励线圈电感L1与被检测金属电感L2的互感系数；
所述ω为激励源E1的角频率；
等效电压S105：根据基尔霍夫定律，通过电压等效方程确定激励线圈501等效电压S105；
所述电压等效方程为：U＝jωLⅠ+RⅠ；
所述U为激励线圈501等效电压S105；
所述L为激励线圈等效电感；
所述R为激励线圈等效电阻；
所述Ⅰ为激励线圈501等效阻抗S102内的电流；
所述ω为激励源E1的角频率；
通过测量激励线圈501实际电压U0S106与激励线圈501等效电压S105U的变化量△US107，确定金属探伤等级S108。
由于采用等效电路：将激励线圈与被检测金属等效为感性互耦电路，所述感性互耦电路包括由激励源E1、激励线圈电阻R1以及激励线圈电感L1串联的初级回路和由被检测金属电阻R2和被检测金属电感L2串联的次级回路，所述激励线圈电感L1与被检测金属电感L2互相耦合，等效阻抗：等效电阻：通过电阻等效方程确定激励线圈等效电阻；等效电感：通过电感等效方程确定激励线圈等效电感；等效电压：根据基尔霍夫定律，通过电压等效方程确定激励线圈等效电压；通过测量激励线圈实际电压U0与激励线圈等效电压U的变化量△U，确定金属探伤等级，由于在阻抗分析中，将激励线圈靠近被测导体试件的模型可等效为变压器初级线圈与次级线圈的关系，其中，探头的激励线圈被看成是变压器的初级线圈，被测导体试件中感生出来的涡流被看作是变压器的次级线圈，因此，通过电阻等效方程和电感等效方程，得出等效电阻和等效电感，通过等效电阻和等效电感，进而得出等效电压，等效电压实际上就是没有缺陷的检测金属，通过激励线圈的实际电压与等效电压的比较，换句话说，也就是真实电压与电压标准(无缺陷的检测金属的标准电压)进行比对，进而得出金属内是否有缺陷或金属探伤等级，因此，本方案提出了一种具有完整性、系统性以及实用性的涡流无损检测工艺。
由于采用将激励线圈与被检测金属等效为感性互耦电路的等效方法，由于涡流检测技术容易受到外界环境、检测参数等影响，阻抗分析法是一种涡流分析方法，为了检测单一参数的目的，消除其他参数对涡流检测结果的影响提出的一种控制单一变量法，由于电涡流的计算单一，只考虑电的相关参数，因此，其不但消除了外界干扰，而且有针对性的提取有效检测信息。
所述互感系数方程为
所述M为互感系数；
所述k为耦合系数；
所述L1为激励线圈电感量；
所述L2为被检测金属电感量；
如图2所示，所述感性互耦电路包括电阻R1，所述电阻R1的一端连接于激励源E1的正极，所述电阻R1的一端连接于电感L1的一端，所述电感L1的另一端连接于激励源E1的负极，所述电感L1耦合于电感L2，所述电感L2的一端连接于电阻R2的一端，所述R2的一端连接于电感L2的另一端。
同时，本发明还提供一种基于涡流无损金属探伤在线检定系统，包括：
等效电路S101形成模块用于将激励线圈501与被检测金属502等效为感性互耦电路，所述感性互耦电路包括由激励源E1、激励线圈电阻R1以及激励线圈电感L1串联的初级回路和由被检测金属电阻R2和被检测金属电感L2串联的次级回路，所述激励线圈电感L1与被检测金属电感L2互相耦合；
等效阻抗S102形成模块用于：
等效电阻S103：通过电阻等效方程确定激励线圈等效电阻；
所述电阻等效方程为
所述R为激励线圈等效电阻；
所述R1为激励线圈电阻R1的电阻值；
所述R2为被检测金属电阻R2的电阻值；
所述L1为激励线圈电感L1的电感量；
所述L2为被检测金属电感L2的电感量；
所述M为激励线圈电感L1与被检测金属电感L2的互感系数；
所述ω为激励源E1的角频率；
等效电感S104：通过电感等效方程确定激励线圈等效电感；
所述电感等效方程为
所述L为激励线圈等效电感；
所述R1为激励线圈电阻R1的电阻值；
所述R2为被检测金属电阻R2的电阻值；
所述L1为激励线圈电感L1的电感量；
所述L2为被检测金属电感L2的电感量；
所述M为激励线圈电感L1与被检测金属电感L2的互感系数；
所述ω为激励源E1的角频率；
等效电压S105形成模块用于：
等效电压S105：根据基尔霍夫定律，通过电压等效方程确定激励线圈501等效电压S105；
所述电压等效方程为：U＝jωLⅠ+RⅠ；
所述U为激励线圈501等效电压S105；
所述L为激励线圈等效电感；
所述R为激励线圈等效电阻；
所述Ⅰ为激励线圈501等效阻抗S102内的电流；
所述ω为激励源E1的角频率；
探伤等级判定模块用于通过测量激励线圈501实际电压U0S106与激励线圈501等效电压S105U的变化量△US107，确定金属探伤等级S108。
由于采用一种基于涡流无损金属探伤在线检定系统，包括等效电路形成模块用于将激励线圈与被检测金属等效为感性互耦电路，所述感性互耦电路包括由激励源E1、激励线圈电阻R1以及激励线圈电感L1串联的初级回路和由被检测金属电阻R2和被检测金属电感L2串联的次级回路，所述激励线圈电感L1与被检测金属电感L2互相耦合，等效阻抗：等效电阻形成模块：等效电阻：通过电阻等效方程确定激励线圈等效电阻；等效电感形成模块：等效电感：通过电感等效方程确定激励线圈等效电感；等效电压形成模块：等效电压：根据基尔霍夫定律，通过电压等效方程确定激励线圈等效电压；探伤等级判定模块用于通过测量激励线圈实际电压U0与激励线圈等效电压U的变化量△U，确定金属探伤等级，由于通过等效电路形成模块、等效电阻形成模块、等效电感形成模块、等效电压形成模块、探伤等级判定模块等模块的应用，不仅实现了模块化控制，而且提高了整个系统的自动化探伤能力。
如图4所示，所述探伤等级判定模块包括探伤等级判定电路，所述探伤等级判定电路包括放大电路401，所述放大电路401用于测量激励线圈501通过激励线圈501实际电压U0，所述放大电路401的正端连接于激励线圈501正极，所述放大电路401的负端连接于激励线圈501负极，所述放大电路401的输出端连接于减法电路402的正端。
所述减法电路402用于通过测量激励线圈501实际电压U0S106与激励线圈501等效电压S105U的变化量△US107，所述减法电路402正端连接于放大电路401的输出端，所述减法电路402负端连接于等效电压基准电路403输出端，所述减法电路402输出端连接于分级比较电路404输入端。
所述探伤等级判定电路还包括等效电压基准电路403，所述等效电压基准电路403用于产生激励线圈501等效电压S105U的基准电压，所述等效电压基准电路403输入端输入积分脉冲，所述等效电压基准电路403输出端连接于减法电路402负端。
所述探伤等级判定电路还包括分级比较电路404，所述分级比较电路404用于确定金属探伤等级S108，所述分级比较电路404包括电压比较器阵列，所述分级比较电路404输入端连接于减法电路402输出端，所述分级比较电路404的电压比较器阵列的相应的输出端连接于相应的指示灯。
由于采用所述探伤等级判定模块包括探伤等级判定电路，所述探伤等级判定电路包括放大电路，所述放大电路用于测量激励线圈通过激励线圈实际电压U0，所述放大电路的正端连接于激励线圈正极，所述放大电路的负端连接于激励线圈负极，所述放大电路的输出端连接于减法电路的正端，所述减法电路用于通过测量激励线圈实际电压U0与激励线圈等效电压U的变化量△U，所述减法电路正端连接于放大电路的输出端，所述减法电路负端连接于等效电压基准电路输出端，所述减法电路输出端连接于分级比较电路输入端，所述探伤等级判定电路还包括等效电压基准电路，所述等效电压基准电路用于产生激励线圈等效电压U的基准电压，所述等效电压基准电路输入端输入积分脉冲，所述等效电压基准电路输出端连接于减法电路负端，所述探伤等级判定电路还包括分级比较电路，所述分级比较电路用于确定金属探伤等级，所述分级比较电路包括电压比较器阵列，所述分级比较电路输入端连接于减法电路输出端，所述分级比较电路的电压比较器阵列的相应的输出端连接于相应的指示灯，由于探伤等级判定电路是一种根据探伤等级判定步骤，形成的一种判定应用电路，本电路的工作原理是通过放大电路测量激励线圈实际电压U0，通过减法电路得到激励线圈实际电压U0与通过等效电压基准电路得到的激励线圈等效电压U的变化量△U，通过分级比较电路确定金属探伤等级，由于电路和软件处理的本质不同在于，电路处理的速度更快，其速度最高的达软件处理的100倍，因此，在不占用系统资源的前提下，提高了系统的整体实时处理速度。
如图5所示，所述涡流无损金属探伤在线检定系统包括探头，所述探头包括激励线圈501。
当包含激励线圈501的探头接触于被检测金属502表面时，通过放大电路401测量激励线圈501实际电压U0S106，通过减法电路402得到激励线圈501实际电压U0与通过等效电压基准电路403得到的激励线圈501等效电压S105U的变化量△U，通过分级比较电路404确定金属探伤等级S108。
由于采用所述涡流无损金属探伤在线检定系统包括探头，所述探头包括激励线圈，当包含激励线圈的探头接触于被检测金属表面时，通过放大电路测量激励线圈实际电压U0，通过减法电路得到激励线圈实际电压U0与通过等效电压基准电路得到的激励线圈等效电压U的变化量△U，通过分级比较电路确定金属探伤等级，由于本方案不仅提出一种应用电路，还在应用电路的基础上提出一种实现应用电路的方法，本方法用放大电路、减法电路、等效电压基准电路、分级比较电路等模块电路，实现了测量激励线圈实际电压U0、得到激励线圈实际电压U0与激励线圈等效电压U的变化量△U，以及确定金属探伤等级的测量，特别是具有基准电压的减法器，相对于软件通过数字转换将进行高精度定点运算的方法，本方法简单、实用，适用于精密电测量的应用。
工作原理：
本专利通过等效电路：将激励线圈与被检测金属等效为感性互耦电路，所述感性互耦电路包括由激励源E1、激励线圈电阻R1以及激励线圈电感L1串联的初级回路和由被检测金属电阻R2和被检测金属电感L2串联的次级回路，所述激励线圈电感L1与被检测金属电感L2互相耦合，等效阻抗：等效电阻：通过电阻等效方程确定激励线圈等效电阻；等效电感：通过电感等效方程确定激励线圈等效电感；等效电压：根据基尔霍夫定律，通过电压等效方程确定激励线圈等效电压；通过测量激励线圈实际电压U0与激励线圈等效电压U的变化量△U，确定金属探伤等级，由于在阻抗分析中，将激励线圈靠近被测导体试件的模型可等效为变压器初级线圈与次级线圈的关系，其中，探头的激励线圈被看成是变压器的初级线圈，被测导体试件中感生出来的涡流被看作是变压器的次级线圈，因此，通过电阻等效方程和电感等效方程，得出等效电阻和等效电感，通过等效电阻和等效电感，进而得出等效电压，等效电压实际上就是没有缺陷的检测金属，通过激励线圈的实际电压与等效电压的比较，换句话说，也就是真实电压与电压标准(无缺陷的检测金属的标准电压)进行比对，进而得出金属内是否有缺陷或金属探伤等级，本发明解决了现有技术存在由于传统的无损检测方法已不能满足现代金属探测要求且又不具有相适应的新的金属探测方法，从而导致目前的无损检测工艺不具有完整性、系统性以及实用性的问题，具有完整性、系统性以及实用性的涡流无损检测工艺、针对性的提取有效检测信息、自动化探伤能力高、提高了系统的整体实时处理速度、适用于精密电测量的应用的有益技术效果。
利用本发明的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于涡流无损金属探伤在线检定方法，其特征在于，包括：
等效电路：将激励线圈与被检测金属等效为感性互耦电路，所述感性互耦电路包括由激励源E1、激励线圈电阻R1以及激励线圈电感L1串联的初级回路和由被检测金属电阻R2和被检测金属电感L2串联的次级回路，所述激励线圈电感L1与被检测金属电感L2互相耦合；
等效阻抗：
等效电阻：通过电阻等效方程确定激励线圈等效电阻；
所述电阻等效方程为
所述R为激励线圈等效电阻；
所述R1为激励线圈电阻R1的电阻值；
所述R2为被检测金属电阻R2的电阻值；
所述L1为激励线圈电感L1的电感量；
所述L2为被检测金属电感L2的电感量；
所述M为激励线圈电感L1与被检测金属电感L2的互感系数；
所述ω为激励源E1的角频率；
等效电感：通过电感等效方程确定激励线圈等效电感；
所述电感等效方程为
所述L为激励线圈等效电感；
所述R1为激励线圈电阻R1的电阻值；
所述R2为被检测金属电阻R2的电阻值；
所述L1为激励线圈电感L1的电感量；
所述L2为被检测金属电感L2的电感量；
所述M为激励线圈电感L1与被检测金属电感L2的互感系数；
所述ω为激励源E1的角频率；
等效电压：根据基尔霍夫定律，通过电压等效方程确定激励线圈等效电压；
所述电压等效方程为：U＝jωLⅠ+RⅠ；
所述U为激励线圈等效电压；
所述L为激励线圈等效电感；
所述R为激励线圈等效电阻；
所述Ⅰ为激励线圈等效阻抗内的电流；
所述ω为激励源E1的角频率；
通过测量激励线圈实际电压U0与激励线圈等效电压U的变化量△U，确定金属探伤等级。
2.根据权利要求1所述的一种基于涡流无损金属探伤在线检定方法，其特征在于：
所述互感系数方程为
所述M为互感系数；
所述k为耦合系数；
所述L1为激励线圈电感量；
所述L2为被检测金属电感量。
3.根据权利要求1所述的一种基于涡流无损金属探伤在线检定方法，其特征在于：
所述感性互耦电路包括电阻R1，所述电阻R1的一端连接于激励源E1的正极，所述电阻R1的一端连接于电感L1的一端，所述电感L1的另一端连接于激励源E1的负极，所述电感L1耦合于电感L2，所述电感L2的一端连接于电阻R2的一端，所述R2的一端连接于电感L2的另一端。
4.一种基于涡流无损金属探伤在线检定系统，其特征在于，包括：
等效电路形成模块用于将激励线圈与被检测金属等效为感性互耦电路，所述感性互耦电路包括由激励源E1、激励线圈电阻R1以及激励线圈电感L1串联的初级回路和由被检测金属电阻R2和被检测金属电感L2串联的次级回路，所述激励线圈电感L1与被检测金属电感L2互相耦合；
等效阻抗形成模块用于：
等效电阻：通过电阻等效方程确定激励线圈等效电阻；
所述电阻等效方程为
所述R为激励线圈等效电阻；
所述R1为激励线圈电阻R1的电阻值；
所述R2为被检测金属电阻R2的电阻值；
所述L1为激励线圈电感L1的电感量；
所述L2为被检测金属电感L2的电感量；
所述M为激励线圈电感L1与被检测金属电感L2的互感系数；
所述ω为激励源E1的角频率；
等效电感：通过电感等效方程确定激励线圈等效电感；
所述电感等效方程为
所述L为激励线圈等效电感；
所述R1为激励线圈电阻R1的电阻值；
所述R2为被检测金属电阻R2的电阻值；
所述L1为激励线圈电感L1的电感量；
所述L2为被检测金属电感L2的电感量；
所述M为激励线圈电感L1与被检测金属电感L2的互感系数；
所述ω为激励源E1的角频率；
等效电压形成模块用于：
等效电压：根据基尔霍夫定律，通过电压等效方程确定激励线圈等效电压；
所述电压等效方程为：U＝jωLⅠ+RⅠ；
所述U为激励线圈等效电压；
所述L为激励线圈等效电感；
所述R为激励线圈等效电阻；
所述Ⅰ为激励线圈等效阻抗内的电流；
所述ω为激励源E1的角频率；
探伤等级判定模块用于通过测量激励线圈实际电压U0与激励线圈等效电压U的变化量△U，确定金属探伤等级。
5.根据权利要求4所述的一种基于涡流无损金属探伤在线检定系统，其特征在于，所述探伤等级判定模块包括探伤等级判定电路，所述探伤等级判定电路包括放大电路，所述放大电路用于测量激励线圈通过激励线圈实际电压U0，所述放大电路的正端连接于激励线圈正极，所述放大电路的负端连接于激励线圈负极，所述放大电路的输出端连接于减法电路的正端。
6.根据权利要求5所述的一种基于涡流无损金属探伤在线检定系统，其特征在于，所述减法电路用于通过测量激励线圈实际电压U0与激励线圈等效电压U的变化量△U，所述减法电路正端连接于放大电路的输出端，所述减法电路负端连接于等效电压基准电路输出端，所述减法电路输出端连接于分级比较电路输入端。
7.根据权利要求6所述的一种基于涡流无损金属探伤在线检定系统，其特征在于，所述探伤等级判定电路还包括等效电压基准电路，所述等效电压基准电路用于产生激励线圈等效电压U的基准电压，所述等效电压基准电路输入端输入积分脉冲，所述等效电压基准电路输出端连接于减法电路负端。
8.根据权利要求7所述的一种基于涡流无损金属探伤在线检定系统，其特征在于，所述探伤等级判定电路还包括分级比较电路，所述分级比较电路用于确定金属探伤等级，所述分级比较电路包括电压比较器阵列，所述分级比较电路输入端连接于减法电路输出端，所述分级比较电路的电压比较器阵列的相应的输出端连接于相应的指示灯。
9.根据权利要求8所述的一种基于涡流无损金属探伤在线检定系统，其特征在于：所述涡流无损金属探伤在线检定系统包括探头，所述探头包括激励线圈。
10.根据权利要求9所述的一种基于涡流无损金属探伤在线检定系统，其特征在于：当包含激励线圈的探头接触于被检测金属表面时，通过放大电路测量激励线圈实际电压U0，通过减法电路得到激励线圈实际电压U0与通过等效电压基准电路得到的激励线圈等效电压U的变化量△U，通过分级比较电路确定金属探伤等级。
CN201810206881.0A 2018-03-14 2018-03-14 一种基于涡流无损金属探伤在线检定方法及系统 Pending CN108426944A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810206881.0A CN108426944A (zh) 2018-03-14 2018-03-14 一种基于涡流无损金属探伤在线检定方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810206881.0A CN108426944A (zh) 2018-03-14 2018-03-14 一种基于涡流无损金属探伤在线检定方法及系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108426944A true CN108426944A (zh) 2018-08-21

Family

ID=63158082

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810206881.0A Pending CN108426944A (zh) 2018-03-14 2018-03-14 一种基于涡流无损金属探伤在线检定方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108426944A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113075287A (zh) * 2021-03-31 2021-07-06 广东电网有限责任公司 一种电磁屏蔽层失效监测方法、装置及系统
CN117571814A (zh) * 2023-11-30 2024-02-20 科瑞工业自动化系统（苏州）有限公司 一种非接触式金属材质检测方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5432444A (en) * 1990-10-23 1995-07-11 Kaisei Engineer Co., Ltd. Inspection device having coaxial induction and exciting coils forming a unitary coil unit
CN101303778A (zh) * 2008-06-30 2008-11-12 中国印钞造币总公司 硬币电导率测量仪
CN201429406Y (zh) * 2008-12-22 2010-03-24 陈志向 两线制电流型位移传感器
CN201796014U (zh) * 2010-09-15 2011-04-13 淄博职业学院 金属材料分析仪
CN201796013U (zh) * 2010-09-15 2011-04-13 淄博职业学院 电涡流金属材料分析传感器
CN104154852A (zh) * 2014-08-20 2014-11-19 中国科学技术大学 基于电涡流传感器的导电膜厚度测量系统及方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5432444A (en) * 1990-10-23 1995-07-11 Kaisei Engineer Co., Ltd. Inspection device having coaxial induction and exciting coils forming a unitary coil unit
CN101303778A (zh) * 2008-06-30 2008-11-12 中国印钞造币总公司 硬币电导率测量仪
CN201429406Y (zh) * 2008-12-22 2010-03-24 陈志向 两线制电流型位移传感器
CN201796014U (zh) * 2010-09-15 2011-04-13 淄博职业学院 金属材料分析仪
CN201796013U (zh) * 2010-09-15 2011-04-13 淄博职业学院 电涡流金属材料分析传感器
CN104154852A (zh) * 2014-08-20 2014-11-19 中国科学技术大学 基于电涡流传感器的导电膜厚度测量系统及方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
于亚婷 等: "电涡流传感器中变压器型等效电路的适用性研究", 《仪器仪表学报》 *
李大心 等: "《近代物理检测原理与技术》", 31 March 2007, 中国地质大学出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113075287A (zh) * 2021-03-31 2021-07-06 广东电网有限责任公司 一种电磁屏蔽层失效监测方法、装置及系统
CN117571814A (zh) * 2023-11-30 2024-02-20 科瑞工业自动化系统（苏州）有限公司 一种非接触式金属材质检测方法
CN117571814B (zh) * 2023-11-30 2024-04-02 科瑞工业自动化系统（苏州）有限公司 一种非接触式金属材质检测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Measurement of coating thickness using lift-off point of intersection features from pulsed eddy current signals
CN109828023A (zh) 一种基于涡流成像的金属构件缺陷定量检测方法与装置
US8536860B2 (en) Method and apparatus for non-destructive testing
CN101865883A (zh) 脉冲涡流应力裂纹集成检测系统及方法
CN208818818U (zh) 一种低功耗程控式电流互感器现场检定装置
CN108426944A (zh) 一种基于涡流无损金属探伤在线检定方法及系统
WO2024036858A1 (zh) 一种涡流检测电路、方法、系统、存储介质及终端
CN110108788A (zh) 基于脉冲涡流的管道漏磁内检测集成探头及检测方法
CN108195931A (zh) 金属构件损伤检测的放置式探头及可视化定量评估方法
CN109580721A (zh) 一种铁磁金属材料电导率的脉冲涡流检测方法和检测装置
Wu et al. Improved method for acoustic identification of free conductive particle defects in GIL
Knopp et al. Considerations in the validation and application of models for eddy current inspection of cracks around fastener holes
CN105116049B (zh) 涡电流检测方法
Wan et al. Analytical solutions for flexible circular spiral eddy current array coils inside a conductive tube under different operation modes
CN105021704A (zh) 一种提高超声波无损探伤钎着率准确度的测量方法
CN109900781A (zh) 奥氏体不锈钢管内铁磁性堵塞物多通道定量电磁检测方法
CN102841130A (zh) 一种检测金属材料内外裂纹缺陷的装置和方法
CN109060942A (zh) 基于漏磁检测装置的钢轨缺陷深度检测方法
CN102087245A (zh) 基于非晶合金的电磁检测传感器
Tian et al. Data-Driven Method for the Measurement of Thickness/Depth Using Pulsed Eddy Current.
Watson et al. A comparative study of electromagnetic NDE methods and quantum well hall effect sensor imaging for surface-flaw detection in mild steel welds
CN210221898U (zh) 用于探测奥氏体不锈钢管内铁磁性堵塞物的探头及探测仪
CN206788109U (zh) 一种db型探头
WANG et al. A research on composite nondestructive testing sensor of boiler water wall tubes
CN104777238B (zh) 一种低压电器电触点超声波无损检测用测试块及标定方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180821