CN109521083B - 一种电磁声复合无损检测装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电磁声复合无损检测装置、系统及方法，所述装置包括磁场发生组件，与待测部件形成闭合磁路，基于输入的第一激励信号在所述闭合磁路中形成交变磁场，基于输入的第二激励信号在所述闭合磁路中形成稳定磁场；磁特性传感器，用于根据所述待测部件和所述稳定磁场得到漏磁信号，根据所述待测部件和所述交变磁场得到磁特性参数；声波传感器，在稳定磁场中基于输入的声波激励信号，形成并接收经过所述待测部件的超声波信号；巴克豪森信号接收器，接收待测部件在交变磁场中形成的巴克豪森信号和涡流信号；磁声发射信号接收器，接收待测部件在交变磁场中形成的磁声发射信号，本发明可实现待测部件的多种检测，提高检测效率和准确度。

Description

一种电磁声复合无损检测装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，尤其涉及一种电磁声复合无损检测装置、系统及方法。

背景技术

目前，在关系国计民生的石油化工存储运输设备，如球罐、大型原油储罐、石油管道等设备，常需对其进行定期检测，以保障设备的正常和安全运行。目前仅能对已形成缺陷进行检测。而对于这些设备，其早期损伤、材料性能的劣化易导致突发性失效，从而造成重大事故，目前对于材料早期损伤还没有较好的检测手段。

早期损伤是设备服役过程中未形成宏观缺陷情况时材料性能逐渐劣化的过程，属于材料微观结构的变化范围。例如材料受到交变应力而疲劳的过程中，材料内部发生位错、微裂纹等，而疲劳断裂具有突发性；再如材料蠕变时位错、相析出、孔洞、微裂纹等。

早期损伤引起的材料微观结构变化将引起材料电、磁、声特性的变化，不同的电、磁、声信号对不同的微观变化响应规律不同。例如，实验室可得到磁巴克豪森信号与应力呈线性变化的关系，也可得到低周疲劳过程中磁声发射信号逐渐下降的规律曲线，但这都是实验室环境，材料自身变化因素较小、较单一。由于设备部件从毛坯到产品及服役过程中，设备工况复杂，可能发生塑性变形，微观结构变化，且其所受载荷和疲劳状况等的不同，都将影响检测信号，而材料性能变化常随着材料微观结构变化、应力、相析出等多种变化，单一检测方法难以区分是哪一种变化因素，且由于材料局部的均一性不同，材料不同位置的电磁特性不同，在相同激励情况下，接收的电磁信号将不同，这都是检测所面临的难点。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种电磁声复合无损检测装置，实现待测部件的多种检测，提高检测效率和准确度。本发明的另一个目的在于提供一种电磁声复合无损检测系统。本发明的还一个目的在于提供一种电磁声复合无损检测方法。

为了达到以上目的，本发明一方面公开了一种电磁声复合无损检测装置，包括：

磁场发生组件，用于与待测部件形成闭合磁路，基于输入的第一激励信号在所述闭合磁路中形成交变磁场，基于输入的第二激励信号在所述闭合磁路中形成稳定磁场；

磁特性传感器，用于根据所述待测部件和所述稳定磁场得到漏磁信号，根据所述待测部件和所述交变磁场得到磁特性参数；

声波传感器，用于在稳定磁场中基于输入的声波激励信号，形成并接收经过所述待测部件的超声波信号；

巴克豪森信号接收器，用于接收待测部件在交变磁场中形成的巴克豪森信号和涡流信号；

磁声发射信号接收器，用于接收待测部件在交变磁场中形成的磁声发射信号。

优选地，所述磁场发生组件包括磁轭以及设于磁轭上的励磁线圈；

所述磁轭与所述待测部件形成闭合磁路；

所述励磁线圈基于输入的第一激励信号在所述闭合磁路中形成交变磁场，基于输入的第二激励信号在所述闭合磁路中形成稳定磁场，其中所述第一激励信号为交变信号，所述第二激励信号为直流信号。

优选地，所述磁声发射信号接收器设于所述待测部件对应于所述磁轭中央的表面，

所述磁特性传感器包括：

两个导磁靴，分别设于所述磁声发射信号接收器相对的两个侧面的外侧；

霍尔器件阵列，设于所述导磁靴与所述磁声发射信号接收器间，用于检测表面励磁强度、漏磁信号和低频电磁信号；以及

感应线圈，固定于所述磁轭上，用于检测所述交变磁场和所述稳定磁场的磁感应强度；

所述磁声发射信号接收器包括：

骨架，与所述霍尔器件阵列形成具有容纳腔的侧壁；以及

吸声材料和压电晶片，收容于所述容纳腔中。

优选地，所述巴克豪森信号接收器包括设于所述两个导磁靴外侧的接收线圈。

优选地，所述磁轭弯曲形成靠近所述待测部件的两个端部；

所述声波传感器包括分别设置于所述磁轭的每个端部与所述待测部件之间的第一线圈和第二线圈。

优选地，

当所述声波激励信号为兆赫兹窄频带瞬态脉冲信号时，所述超声波信号为磁超声体波信号；

当所述声波激励信号为低频窄频带瞬态脉冲信号时，所述超声波信号为导波信号。

优选地，所述第一线圈和第二线圈为环形线圈，第一线圈和第二线圈相邻两个环形线源的距离等于表面波的波长；

所述第一线圈用于基于所述声波激励信号形成表面波信号，所述第二线圈用于接收所述第一线圈形成的并经过所述待测部件的表面波信号；或者

所述第二线圈用于基于所述声波激励信号形成表面波信号，所述第一线圈用于接收所述第二线圈形成的并经过所述待测部件的表面波信号；或者

所述第一线圈和所述第二线圈基于声波激励信号形成表面波信号，所述第一线圈接收所述第二线圈形成的并经过所述待测部件的表面波信号，所述第二线圈接收所述第一线圈形成的并经过所述待测部件的表面波信号。

本发明还公开了一种电磁声复合无损检测系统，包括如上所述的电磁声复合无损检测装置、信号发生装置和信号处理装置；

所述信号发生装置用于形成所述第一激励信号、所述第二激励信号和所述声波激励信号；

所述信号处理装置用于根据所述电磁声复合无损检测装置输出的所述漏磁信号、所述磁特性参数、所述超声波信号、所述巴克豪森信号、所述涡流信号和所述磁声发射信号中的至少之一得到待测部件的无损检测结果。

本发明还公开了一种电磁声复合无损检测方法，包括

向磁场发生组件输入第一激励信号以使所述磁场发生组件产生交变磁场，通过磁特性传感器得到磁特性参数，通过巴克豪森信号接收器接收巴克豪森信号和涡流信号，通过磁声发射信号接收器接收磁声发射信号；

向磁场发生组件输入第二激励信号以使所述磁场发生组件产生稳定磁场，通过磁特性传感器得到漏磁信号，并向声波传感器输入声波激励信号，通过所述声波传感器得到超声波信号；

将所述磁特性参数、巴克豪森信号、涡流信号、磁声发射信号、漏磁信号和超声波信号发送至外部信号处理装置，以使所述信号处理装置根据所述磁特性参数、巴克豪森信号、涡流信号、磁声发射信号、漏磁信号和超声波信号的至少之一得到待测部件的无损检测结果。

优选地，所述声波传感器包括设于所述磁场发生组件和所述待测部件形成的闭合磁路中的第一线圈和第二线圈；

所述向声波传感器输入声波激励信号，通过所述声波传感器得到超声波信号进一步包括：

向所述第一线圈输入声波激励信号；

通过所述第二线圈接收所述第一线圈形成的并经过所述待测部件的表面波信号；

将所述表面波信号传输至外部信号处理装置；或者，

所述向声波传感器输入声波激励信号，通过所述声波传感器得到超声波信号进一步包括：

向所述第二线圈输入声波激励信号；

通过所述第一线圈接收所述第二线圈形成的并经过所述待测部件的表面波信号；

将所述表面波信号传输至外部信号处理装置；或者，

所述向声波传感器输入声波激励信号，通过所述声波传感器得到超声波信号进一步包括：

向所述第一线圈和第二线圈输入声波激励信号；

通过所述第二线圈接收所述第一线圈形成的并经过所述待测部件的表面波信号，通过所述第一线圈接收所述第二线圈形成的并经过所述待测部件的表面波信号；

将所述第一线圈和所述第二线圈接收的表面波信号传输至外部信号处理装置。

本发明的电磁声复合无损检测装置支持包括超声体波、超声导波、漏磁检测、涡流检测、低频电磁、多个磁参数、巴克豪森和磁声发射等多种检测方法，在大大提高检测效率的同时，可实现缺陷、裂纹、壁厚减薄的更准确检测，同时结合多种检测方法，可排除复杂影响因素下，更准确的进行无损检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本发明电磁声复合无损检测装置一个具体实施例的俯视图；

图2示出图1沿A-A截面的剖面图；

图3示出图2沿B-B截面的剖面图；

图4示出本发明电磁声复合无损检测装置得到的漏磁信号的示意图；

图5示出本发明电磁声复合无损检测装置形成磁场的分布图；

图6示出本发明电磁声复合无损检测装置得到的磁滞回线的示意图；

图7示出本发明电磁声复合无损检测装置得到的巴克豪森信号的示意图；

图8示出本发明电磁声复合无损检测装置得到的磁声发射信号的示意图；

图9示出本发明电磁声复合无损检测装置得到的电磁超声测厚检测信号的示意图；

图10示出本发明电磁声复合无损检测装置得到的超声导波检测信号的示意图；

图11示出本发明电磁声复合无损检测装置环形第一线圈或第二线圈的俯视图；

图12示出本发明电磁声复合无损检测装置环形第一线圈或第二线圈的外形图；

图13示出本发明电磁声复合无损检测装置得到的表面波检测信号的示意图；

图14示出本发明电磁声复合无损检测系统一个具体实施例的架构图；

图15示出本发明电磁声复合无损检测方法一个具体实施例的流程图之一；

图16示出本发明电磁声复合无损检测方法一个具体实施例的流程图之二；

图17示出本发明电磁声复合无损检测方法一个具体实施例的流程图之三；

图18示出本发明电磁声复合无损检测方法一个具体实施例的流程图之四；

图19示出适于用来实现本发明实施例的计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的一个方面，本实施例公开了一种电磁声复合无损检测装置。如图1-图3所示，本实施例中，该电磁声复合无损检测装置包括磁场发生组件、磁特性传感器、声波传感器、巴克豪森信号接收器和磁声发射信号接收器。

其中，磁场发生组件用于与待测部件7形成闭合磁路，基于输入的第一激励信号在所述闭合磁路中形成交变磁场，基于输入的第二激励信号在所述闭合磁路中形成稳定磁场。

磁特性传感器用于根据所述待测部件7和所述稳定磁场得到漏磁信号，根据所述待测部件7和所述交变磁场得到磁特性参数，并将所述漏磁信号和所述磁特性参数传输至外部信号处理装置。

声波传感器用于在稳定磁场中基于输入的声波激励信号，形成并接收经过所述待测部件7的超声波信号，并将所述超声波信号传输至外部信号处理装置。

巴克豪森信号接收器用于接收待测部件7在交变磁场中形成的巴克豪森信号和涡流信号，并将所述巴克豪森信号和所述涡流信号传输至外部信号处理装置。

磁声发射信号接收器用于接收待测部件7在交变磁场中形成的磁声发射信号，并将所述磁声发射信号传输至外部信号处理装置。

外部信号处理装置可根据接收的所述漏磁信号、所述磁特性参数、所述超声波信号、所述巴克豪森信号、所述涡流信号和磁声发射信号中的至少之一得到待测部件7的无损检测结果。

本发明的电磁声复合无损检测装置可支持漏磁检测、磁特性检测、超声检测、巴克豪森检测、涡流检测和磁声发射等多种检测方法，可采用同一装置对待测部件7进行多种检测，提高检测效率。同时考虑多个因素检测，可排除复杂影响因素导致的检测结果不准确的情况，提高检测准确度。且本发明可实现缺陷、裂纹和壁厚减薄等更准确和更多的检测，能够更快和更准确地确定产品可能存在的问题。

在优选的实施方式中，所述磁场发生组件包括磁轭11以及设于磁轭11上的励磁线圈12。其中，所述磁轭11可与所述待测部件7形成闭合磁路。所述励磁线圈12基于输入的第一激励信号在所述闭合磁路中形成交变磁场，基于输入的第二激励信号在所述闭合磁路中形成稳定磁场，其中所述第一激励信号为交变信号，所述第二激励信号为直流信号。

其中，磁轭11通常是指本身不产生磁场(磁力线)、在磁路中只用于磁力线传输的软磁材料。磁轭11一般采用导磁率较高的软铁、A3钢(A3碳素结构钢)或软磁合金来制造，在某些特殊场合，磁轭11也可以用铁氧体材料制造。此外，磁轭11的材质还可以为其他高磁导率材料，例如镍合金。本实施例中，磁轭11采用高磁导率材料(例如，硅钢片)制成，在其他实施例中，也可以采用其他导磁率较高的材料。磁轭11与被测部件可构成一个闭合磁路，其中，被测部件为用铁磁性材料构成的部件。本实施例中，磁轭11的形状为U形。此外，在其他实施方式中，磁轭11的形状还可以为其他形状，例如L形或V形。

激励线圈(励磁线圈12)，通常若励磁线圈12中通过变化的电流，沿线圈中心就有磁力线通过，电流越大，磁力线也就越多，则在变化的电流信号输入时可形成交变磁场，在恒定的直流电流信号输入时可形成稳定磁场。励磁线圈12缠绕至磁轭11上，励磁线圈12的匝数可以为单匝，也可以为多匝，并且，励磁线圈12使用的导线(例如，铜丝)可以是单股导线，还可以是多股导线。

在优选的实施方式中，所述磁声发射信号接收器设于所述待测部件7对应于所述磁轭11中央的表面，所述磁特性传感器可包括两个导磁靴21、霍尔器件阵列22和感应线圈61。

其中，两个导磁靴21分别设于所述磁声发射信号接收器相对的两个侧面的外侧，霍尔器件阵列22设于所述导磁靴21与所述磁声发射信号接收器间，感应线圈61固定于所述磁轭11上，用于检测所述交变磁场和所述稳定磁场的磁感应强度。

优选的，霍尔器件阵列22安装于两个导磁靴21之间。具体的，可安装于其中一个导磁靴21靠近所述磁声发射信号接收器的表面上。霍尔器件阵列22可用于检测待测部件7的材料表面励磁强度、漏磁信号和低频电磁信号。导磁靴21与被测部件的表面接触，可增加接收到的信号强度。

在优选的实施方式中，磁特性传感器可用于漏磁检测。电磁声复合无损检测装置工作时主要分两种工作模式：直流工作模式和交流工作模式。其中，直流工作模式下，在励磁线圈12中通以直流信号时，U型磁轭11会产生稳定磁场，U型磁轭11与励磁线圈12组成U型磁铁，U型磁轭11的两端分别成为N极和S极，U型磁轭11与被测部件可组成闭合磁路，当被测部件表面或近表面存在缺陷时，会使磁路发生畸变，一部分磁感线进入空气而被霍尔器件阵列22收到，进而可检测到表面或近表面缺陷。在一个具体例子中，图4所示了霍尔器件阵列22接收到的槽形缺陷三维漏磁检测信号，根据该漏磁检测信号可得到被测部件表面或近表面的缺陷。

在优选的实施方式中，磁特性传感器还可用于多个磁参数检测。具体的，感应线圈61可检测磁场发生组件形成的交变磁场的磁场强度。霍尔器件阵列22可在交变磁场中检测待测部件7的材料表面励磁强度和低频电磁信号，在稳定磁场中可检测磁场的漏磁信号。进一步地通过材料表面励磁强度与感应磁场信号可得到磁滞回线，进而可得到多个磁参数，实现通过多个磁参数对待测部件7的检测。磁特性参数的检测厚度由励磁线圈12激励信号的频率决定。

在一个具体例子中，两个相对设置的软磁材料导磁靴21与待测部件7表面接触，在待测部件7被磁化后，导磁靴21之间将形成横向均匀，向上递减的切向磁场信号，通过霍尔阵列获取切向磁场信号可获取部件表面励磁强度H，通过感应线圈61获取感应磁场强度B，得到磁滞回线，从而获取到磁特性参数。其中，切向磁场分布如图5所示。

如图6所示为磁滞回线，通过磁滞回线可得到矫顽力和剩磁强度等多个磁参数，通过激励线圈与感应线圈61还可测量磁化曲线以获取磁导率，得到的多个磁参数与待测部件7材料自身性质密切相关，因此可作为反映材料性能的检测信号之一。此外，感应线圈61感应信号还可作为激励信号的反馈，用于控制磁场回路磁通量的大小。

霍尔器件阵列22用于低频电磁信号检测时，在激励线圈中通以交变电流信号I，与漏磁信号产生原理类似，由于材料内部或表面缺陷将对磁感线走向改变，霍尔器件阵列22将接收到低频变化的电磁信号，通过此信号的大小可评估材料内部缺陷的大小。

在优选的实施方式中，所述磁声发射信号接收器可包括骨架41、吸声材料和压电晶片42。其中，所述骨架41可与所述霍尔器件阵列22形成具有容纳腔的侧壁，所述吸声材料和所述压电晶片收容于所述容纳腔中。磁声发射信号为应力波信号，可检厚度由励磁线圈12激励信号的励磁频率决定，通过改变励磁频率可获取不同深度的材料微观变化响应。

在优选的实施方式中，所述巴克豪森信号接收器包括设于所述两个导磁靴21外侧的接收线圈31。在优选的实施方式中，所述骨架41和所述两个导磁靴21的外侧设置有支持部32，所述接收线圈31设于所述支持部32上。由于磁巴克豪森信号为高频信号，受趋肤效应的影响，通过获取到的磁巴克豪森信号可得到材料表面(一般<0.3mm)的材料微观变化响应。

具体的，本实施例中，该接收线圈31可缠绕于磁声发射信号接收器的骨架41外侧表面上以固定，在其他实施方式中，该接收线圈31也可采用其他方式固定在磁声发射信号接收器的外侧。该接收线圈31可获取被测部件表面的涡流信号和磁巴克豪森信号。

磁声发射信号接收器和巴克豪森信号接收器可接收磁声发射信号和巴克豪森信号。当在激励线圈中通以交变电流信号时，U型磁轭11和待测部件7组成的磁场回路中将产生交变磁场，当待测部件7为铁磁性材料时，由于材料内部磁畴的转动或磁畴壁的移动，将产生巴克豪森跳跃和磁声发射线性，通过接收线圈31分别接收巴克豪森信号，通过磁声发射信号接收器接收到磁声发射信号。磁畴壁类型以及磁畴将直接影响巴克豪森和磁声发射信号，而材料的组分、晶粒大小、所受应力状态、疲劳等因素都将影响磁畴和磁畴壁，因此巴克豪森或磁声发射信号可作为反映损伤的检测信号之一。图7和图8分别所示一个具体例子中接收的巴克豪森信号和磁声发射信号。

巴克豪森信号接收器还可用于涡流检测。当在激励线圈中通以交变电流信号时，接收线圈31可获取到感应的涡流信号，其感应的涡流信号受被测部件电导率、磁导率、有无裂纹等因素影响，通过涡流信号可得到材料电导率、磁导率以及表面裂纹。涡流信号通过接收线圈31获取，检测厚度受趋肤效应的影响，由励磁线圈12输入的第一激励信号的励磁频率决定。

在优选的实施方式中，所述声波传感器包括设于所述闭合磁路中的第一线圈51和第二线圈52。在优选的实施方式中，所述磁轭11弯曲形成靠近所述待测部件7的两个端部，例如弯曲形成U型磁轭11时，所述第一线圈51和所述第二线圈52分别设置于所述U型磁轭11的每个端部与所述待测部件7之间。

在优选的实施方式中，声波激励信号可包括兆赫兹窄频带瞬态脉冲信号和低频窄频带瞬态脉冲信号。当所述声波激励信号为兆赫兹级的窄频带瞬态脉冲信号时，所述超声波信号为磁超声体波信号。通过电磁超声体波测量得到材料腐蚀等因素导致的壁厚较薄。当所述声波激励信号为低频窄频带瞬态脉冲信号时，所述超声波信号为导波信号。

当所述声波激励信号为兆赫兹窄频带瞬态脉冲信号时，可进行超声体波测厚与直入射探伤。具体的，激励线圈通电可与漏磁检测时相同，励磁线圈12中输入直流电流信号，U型磁轭11形成U型磁铁。U型磁轭11的N极或S极与其下方对应线圈组成电磁超声传感器功能，根据电磁超声原理，在此结构下，当在第一线圈51或第二线圈52中通以中心频率在几兆赫兹的窄频带瞬态脉冲信号时，可在被测部件内部激发出垂直入射的横波，通过此横波可实现植入射探伤或线圈正下方区域厚度测量。在一个具体例子中，可得到如图9所示的超声测厚信号。

当所述声波激励信号为低频窄频带瞬态脉冲信号时，可进行导波检测。具体的，激励线圈通电与超声体波测厚时相同，励磁线圈12中输入直流电流信号，U型磁轭11形成U型磁铁。U型磁轭11的N极或S极与其下方对应线圈组成电磁超声传感器功能，根据电磁超声原理，在此结构下，当在第一线圈51或第二线圈52中通以中心频率在低频(50kHz～500kHz)的某些频段窄频带瞬态脉冲信号时，可在被测部件上激发出较单一S0模态导波，导波能量在被测部件厚度方向分布均匀，可检测整个厚度上缺陷。在一个具体例子中，可得到如图10所示的超声导波信号。

在优选的实施方式中，第一线圈51和第二线圈52的开关可为螺旋形，蝶形回折形或跑道形等多种形状。

在优选的实施方式中，当所述第一线圈51和第二线圈52为环形线圈，第一线圈51和第二线圈52相邻两个环形线源的距离等于表面波的波长时，所述第一线圈51和第二线圈52还可用于表面波检测。

其中，如图11和图12所示，第一线圈51和第二线圈52相邻两个环形线源的距离与表面波的波长相等，即

a＝λ_R且

其中，a为相邻两个环形线源的距离，λ_R为激励或接收的表面波波长，d为内环的直径，N为线圈圈数。

当所述第一线圈51和第二线圈52用于表面波检测时，激励线圈通电状态可与导波检测时相同，即在激励线圈中输入直流电流信号，激励线圈产生稳定磁场。

优选的，第一线圈51和第二线圈52在表面波检测时可采用不同的激发和接收模式。例如，在一具体例子中，所述第一线圈51用于基于输入的声波激励信号形成表面波信号，所述第二线圈52用于接收所述第一线圈51形成的并经过所述待测部件7的表面波信号。在另一个具体例子中，所述第二线圈52用于基于输入的声波激励信号形成表面波信号，所述第一线圈51用于接收所述第二线圈52形成的并经过所述待测部件7的表面波信号。待测部件7在N极和S极间部分存在缺陷时会使接收到表面波信号的能量减小，通过能量减小值评估曲线的大小。

在还一个具体例子中，所述第一线圈51和所述第二线圈52均可基于输入的声波激励信号形成表面波信号，所述第一线圈51接收所述第二线圈52形成的并经过所述待测部件7的表面波信号，所述第二线圈52接收所述第一线圈51形成的并经过所述待测部件7的表面波信号。当采用自激自收方式时，自身接收另一个线圈产生的表面波信号，通过透射系数和反射系数准确的判定缺陷的大小，可得到如图13所示的表面波信号。

本发明的磁特性传感器、声波传感器、巴克豪森信号接收器和磁声发射信号接收器可将获得的多个磁特性参数、超声波信号、巴克豪森信号、涡流信号和磁声发射信号传输至外部信号处理装置。信号处理装置可分别对磁巴克豪森信号、磁声发射信号、多个磁特性参数、涡流信号和超声波信号进行特征值提取，通过多元线性回归方法得到多个特征值于材料某一损伤的关系，对损伤进行评价。

电磁声复合无损检测装置可通过漏磁及低频电磁信号获取材料内部或表面缺陷情况，并可结合涡流、导波及表面波信号判断缺陷是内部还是材料表面缺陷，本发明的电磁声复合无损检测装置通过多种检测可确定待测部件7的内部或表面是否存在缺陷，准确定位待测部件7的缺陷位置，并可通过多种检测确定待测部件7的损伤位置和原因，防止单一检测导致检测结果不准确的情况。电磁声复合无损检测装置在直流工作模式下可完成电磁超声、漏磁的检测，在交流工作模式，在激励线圈通以交流电时，可激发得到巴克豪森信号、磁声发射信号、多个磁参数、低频电磁信号，此外，涡流检测也工作在交流工作模式下，以避免工作在直流模式时对漏磁检测的干扰。

基于相同原理，本实施例还公开了一种电磁声复合无损检测系统，如图14所示，该系统包括如本实施例的电磁声复合无损检测装置001、信号发生装置002和所述信号处理装置003。其中，所述信号发生装置002可形成所述第一激励信号、所述第二激励信号和所述声波激励信号，并选择将所述第一激励信号还是第二激励信号输入磁场发生组件，更具体地，输入磁场发生组件的励磁线圈12。

基于相同原理，本实施例还公开了一种电磁声复合无损检测方法。如图15所示，该方法包括：

S100：向磁场发生组件输入第一激励信号以使所述磁场发生组件产生交变磁场，通过磁特性传感器得到磁特性参数，通过巴克豪森信号接收器接收巴克豪森信号和涡流信号，通过磁声发射信号接收器接收磁声发射信号；

S200：向磁场发生组件输入第二激励信号以使所述磁场发生组件产生稳定磁场，通过磁特性传感器得到漏磁信号，并向声波传感器输入声波激励信号，通过所述声波传感器得到超声波信号；

S300：将所述磁特性参数、巴克豪森信号、涡流信号、磁声发射信号、漏磁信号和超声波信号发送至外部信号处理装置，以使所述信号处理装置根据所述磁特性参数、巴克豪森信号、涡流信号、磁声发射信号、漏磁信号和超声波信号的至少之一得到待测部件7的无损检测结果。

在优选的实施方式中，所述声波传感器包括设于所述磁场发生组件和所述待测部件7形成的闭合磁路中的第一线圈51和第二线圈52。

在一个可选的实施方式中，如图16所示，所述S200中向声波传感器输入声波激励信号，通过所述声波传感器得到超声波信号进一步可包括：

S211：向所述第一线圈51输入声波激励信号；

S212：通过所述第二线圈52接收所述第一线圈51形成的并经过所述待测部件7的表面波信号；

S213：将所述表面波信号传输至外部信号处理装置。

在另一个可选的实施方式中，如图17所示，所述S200中向声波传感器输入声波激励信号，通过所述声波传感器得到超声波信号进一步还可包括：

S221：向所述第二线圈52输入声波激励信号；

S222：通过所述第一线圈51接收所述第二线圈52形成的并经过所述待测部件7的表面波信号；

S223：将所述表面波信号传输至外部信号处理装置。

在还一个可选的实施方式中，如图18所示，所述S200中向声波传感器输入声波激励信号，通过所述声波传感器得到超声波信号进一步还可包括：

S231：向所述第一线圈51和第二线圈52输入声波激励信号；

S232：通过所述第二线圈52接收所述第一线圈51形成的并经过所述待测部件7的表面波信号，通过所述第一线圈51接收所述第二线圈52形成的并经过所述待测部件7的表面波信号；

S233：将所述第一线圈51和所述第二线圈52接收的表面波信号传输至外部信号处理装置。

由于该方法解决问题的原理与以上装置和系统类似，因此本方法的实施可以参见装置和系统的实施，在此不再赘述。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机设备，具体的，计算机设备例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

在一个典型的实例中计算机设备具体包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的由客户端执行的方法，或者，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的由服务器执行的方法。

下面参考图19，其示出了适于用来实现本申请实施例的计算机设备600的结构示意图。

如图19所示，计算机设备600包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM))603中的程序而执行各种适当的工作和处理。在RAM603中，还存储有系统600操作所需的各种程序和数据。CPU601、ROM602、以及RAM603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。

以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶反馈器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN卡，调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口606。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装如存储部分608。

特别地，根据本发明的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包括用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种电磁声复合无损检测装置，其特征在于，包括：

磁场发生组件，用于与待测部件形成闭合磁路，基于输入的第一激励信号在所述闭合磁路中形成交变磁场，基于输入的第二激励信号在所述闭合磁路中形成稳定磁场；

磁特性传感器，用于根据所述待测部件和所述稳定磁场得到漏磁信号，根据所述待测部件和所述交变磁场得到磁特性参数；

声波传感器，用于在稳定磁场中基于输入的声波激励信号，形成并接收经过所述待测部件的超声波信号；

巴克豪森信号接收器，用于接收待测部件在交变磁场中形成的巴克豪森信号和涡流信号；

磁声发射信号接收器，用于接收待测部件在交变磁场中形成的磁声发射信号；

所述磁场发生组件包括磁轭以及设于磁轭上的励磁线圈；

所述磁轭与所述待测部件形成闭合磁路；

所述励磁线圈基于输入的第一激励信号在所述闭合磁路中形成交变磁场，基于输入的第二激励信号在所述闭合磁路中形成稳定磁场，其中所述第一激励信号为交变信号，所述第二激励信号为直流信号；

所述磁声发射信号接收器设于所述待测部件对应于所述磁轭中央的表面，

所述磁特性传感器包括：

两个导磁靴，分别设于所述磁声发射信号接收器相对的两个侧面的外侧；

霍尔器件阵列，设于所述导磁靴与所述磁声发射信号接收器间，用于检测表面励磁强度、漏磁信号和低频电磁信号；以及

感应线圈，固定于所述磁轭上，用于检测所述交变磁场和所述稳定磁场的磁感应强度；

所述磁声发射信号接收器包括：

骨架，与所述霍尔器件阵列形成具有容纳腔的侧壁；以及

吸声材料和压电晶片，收容于所述容纳腔中；

所述磁轭弯曲形成靠近所述待测部件的两个端部；所述声波传感器包括分别设置于所述磁轭的每个端部与所述待测部件之间的第一线圈和第二线圈；

所述第一线圈和第二线圈为环形线圈，第一线圈和第二线圈相邻两个环形线源的距离等于表面波的波长；

所述第一线圈用于基于所述声波激励信号形成表面波信号，所述第二线圈用于接收所述第一线圈形成的并经过所述待测部件的表面波信号；或者

所述第二线圈用于基于所述声波激励信号形成表面波信号，所述第一线圈用于接收所述第二线圈形成的并经过所述待测部件的表面波信号；或者

所述第一线圈和所述第二线圈基于声波激励信号形成表面波信号，所述第一线圈接收所述第二线圈形成的并经过所述待测部件的表面波信号，所述第二线圈接收所述第一线圈形成的并经过所述待测部件的表面波信号。

2.根据权利要求1所述的电磁声复合无损检测装置，其特征在于，所述巴克豪森信号接收器包括设于所述两个导磁靴外侧的接收线圈。

3.根据权利要求1所述的电磁声复合无损检测装置，其特征在于，

当所述声波激励信号为兆赫兹窄频带瞬态脉冲信号时，所述超声波信号为磁超声体波信号；

当所述声波激励信号为低频窄频带瞬态脉冲信号时，所述超声波信号为导波信号。

4.一种电磁声复合无损检测系统，其特征在于，包括如权利要求1-3任一项所述的电磁声复合无损检测装置，所述系统还包括信号发生装置和信号处理装置；

所述信号发生装置用于形成所述第一激励信号、所述第二激励信号和所述声波激励信号；

所述信号处理装置用于根据所述电磁声复合无损检测装置输出的所述漏磁信号、所述磁特性参数、所述超声波信号、所述巴克豪森信号、所述涡流信号和所述磁声发射信号中的至少之一得到待测部件的无损检测结果。

5.一种应用如权利要求1-3任一项所述的电磁声复合无损检测装置的电磁声复合无损检测方法，其特征在于，包括

向磁场发生组件输入第一激励信号以使所述磁场发生组件产生交变磁场，通过磁特性传感器得到磁特性参数，通过巴克豪森信号接收器接收巴克豪森信号和涡流信号，通过磁声发射信号接收器接收磁声发射信号；

向磁场发生组件输入第二激励信号以使所述磁场发生组件产生稳定磁场，通过磁特性传感器得到漏磁信号，并向声波传感器输入声波激励信号，通过所述声波传感器得到超声波信号；

将所述磁特性参数、巴克豪森信号、涡流信号、磁声发射信号、漏磁信号和超声波信号发送至外部信号处理装置，以使所述信号处理装置根据所述磁特性参数、巴克豪森信号、涡流信号、磁声发射信号、漏磁信号和超声波信号的至少之一得到待测部件的无损检测结果。

6.根据权利要求5所述的电磁声复合无损检测方法，其特征在于，所述声波传感器包括设于所述磁场发生组件和所述待测部件形成的闭合磁路中的第一线圈和第二线圈；

所述向声波传感器输入声波激励信号，通过所述声波传感器得到超声波信号进一步包括：

向所述第一线圈输入声波激励信号；

通过所述第二线圈接收所述第一线圈形成的并经过所述待测部件的表面波信号；

将所述表面波信号传输至外部信号处理装置；或者，

所述向声波传感器输入声波激励信号，通过所述声波传感器得到超声波信号进一步包括：

向所述第二线圈输入声波激励信号；

通过所述第一线圈接收所述第二线圈形成的并经过所述待测部件的表面波信号；

将所述表面波信号传输至外部信号处理装置；或者，

所述向声波传感器输入声波激励信号，通过所述声波传感器得到超声波信号进一步包括：

向所述第一线圈和第二线圈输入声波激励信号；

通过所述第二线圈接收所述第一线圈形成的并经过所述待测部件的表面波信号，通过所述第一线圈接收所述第二线圈形成的并经过所述待测部件的表面波信号；

将所述第一线圈和所述第二线圈接收的表面波信号传输至外部信号处理装置。