CN109632947A - 基于传递函数的脉冲涡流检测方法、装置及存储介质 - Google Patents

基于传递函数的脉冲涡流检测方法、装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于传递函数的脉冲涡流检测方法、装置、存储介质及电子装置，包括：将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于非铁磁性金属被测构件上方，对脉冲涡流传感器的激励线圈加载含有跃变或脉冲波形的周期电流；再对激励线圈中的电流、和接收线圈上的感应电压进行采样，得到激励线圈中的第一目标电流和与对应的接收线圈的第一输出信号；根据求取的第一传递函数在高频成分区间的积分、及其与传感器提离之间的关系，得到传感器提离；再根据被测构件上传感器提离对应的第一传递函数在低频成分区间的积分和三次样条插值方法计算被测构件壁厚。通过本发明能实现传感器提离和非铁磁性金属构件壁厚的检测，且提高了检测精度和检测效率。

Description

基于传递函数的脉冲涡流检测方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及电磁无损检测技术领域，更具体地，涉及一种基于传递函数的脉冲涡流检测方法、装置、存储介质及电子装置。
背景技术
现有技术中，脉冲涡流检测技术是涡流检测技术的一个分支，因其激励电流中含有跃变或脉冲波形，使得脉冲涡流检测技术在相同平均功率情况下，可产生强度更大的瞬态磁场，能在更大提离情况下作用于非铁磁性金属被测构件，因而适用于工业现场常见的带覆盖层非铁磁性金属被测构件的壁厚检测。和常规涡流检测技术一样，脉冲涡流检测技术易受传感器提离的影响，使得覆盖层厚度非均匀时检测精度较低。
为了减少传感器提离的影响，相关技术中利用差分信号峰值与提离的关系实现提离的补偿，但和其它基于单点特征量的方法一样，如基于提离交叉点的方法，易受噪声的影响。对于此问题，后续又提出了基于磁通量相对变化量的脉冲涡流测厚方法和变脉宽激励的磁通量相对增量脉冲涡流测厚方法，虽然这两种方法都能够实现覆盖层厚度不均情况时铁磁性金属被测构件的壁厚检测，但前者利用解析信号和实测信号的相似性实现检测，需进行大量逼近计算，检测精度要求越高，计算耗时越长；而后者则需多种脉宽依次激励，导致检测效率较低。
针对相关技术中存在的上述问题，目前没有提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于传递函数的脉冲涡流检测方法、装置、存储介质及电子装置，以至少解决相关技术中的壁厚检测存在检测精度低、检测效率低以及仅能针对带覆盖层铁磁性构件壁厚检测的问题。
本发明实施例提供一种基于传递函数的脉冲涡流检测方法，包括：将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于非铁磁性金属被测构件上方，对脉冲涡流传感器的激励线圈加载含有跃变或脉冲波形的周期电流，其中，所述脉冲涡流传感器用于检测非铁磁性金属被测构件；对加载所述周期电流之后的所述激励线圈中的电流进行采样，得到所述激励线圈中的第一目标电流Ix(t)和与所述第一目标电流对应的所述接线线圈中的Sx(t)，其中，电流采样的采集时长为所述周期电流的电流周期的正整数倍；通过对所述第一目标电流的Ix(t)进行傅里叶变换得到Ix(ω)，对所述第一输出信号Sx(t)进行傅里叶变换得到Sx(ω)，并获取第一传递函数Gx(ω)＝Sx(ω)/Ix(ω)；计算所述第一传递函数Gx(ω)的幅值在高频成分区间[fH1,fH2]上的积分INHx；根据第一传递函数的幅值在高频成分上的积分和传感器提离之间的关系，得到与所述积分INHx对应的传感器提离Lx；计算所述第一传递函数Gx(ω)的幅值在低频成分区间[fL1,fL2]上的积分INLx；根据所述被测构件上所述传感器提离Lx对应的积分INLxj和三次样条插值的方法，计算所述积分INLx对应的所述非铁磁性所述被测构件的壁厚Tx。
可选地，获取第一传递函数的幅值在高频成分上的积分和传感器提离之间的关系，包括：将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于非铁磁性金属标样构件上方，对加载所述周期电流之后的所述激励线圈中的电流进行采样，得到所述激励线圈中的第二目标电流Ii(t)和与所述第二目标电流对应的所述接收线圈的第二输出信号Si(t)；通过对所述第二目标电流Ii(t)进行傅里叶变换得到第二目标电流的傅里叶级数Ii(ω)，对所述第二输出信号Si(t)进行傅里叶变换得到第二输出信号的傅里叶级数Si(ω)，并获取第二传递函数Gi(ω)＝Si(ω)/Ii(ω)；获取所述第二传递函数Gi(ω)的幅值在高频成分区间[fH1,fH2]上的积分INH，并记录INH和传感器提离为(INHi,Li)，其中，i为自然数；判断是否满足4个不同提离时的INH，若是，则通过函数对点(INHi,Li)进行拟合，得到INH和传感器提离L之间的关系；否则，改变传感器提离，其中，i的取值包括1、2、3、4。
可选地，所述被测构件上传感器提离Lx对应的INLxj，通过以下方式获得：将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于非铁磁性金属标样构件上方，对加载所述周期电流之后的所述激励线圈中的电流进行采样，得到所述激励线圈中的第三目标电流Ij(t)和与所述第三目标电流对应的所述接收线圈的第三输出信号Sj(t)；通过对所述第三目标电流Ij(t)进行傅里叶变换得到第三目标电流的傅里叶级数Ij(ω)，对所述第三输出信号Sj(t)进行傅里叶变换得到第三输出信号的傅里叶级数Sj(ω)，并获取第三传递函数Gj(ω)＝Sj(ω)/Ij(ω)；获取所述第三传递函数Gj(ω)的幅值在低频成分区间[fL1,fL2]上的积分INL，并记录所述INL、所述传感器提离和非铁磁非铁磁所述被测构件的壁厚为(INLij,Li,Tj)，其中，j为自然数；判断是否满足4个不同壁厚时的INLij，若是，则通过三次样条插值的方法计算Lx对应的INLxj；否则，改变非铁磁非铁磁所述被测构件的壁厚，其中，j的取值包括1、2、3、4。
可选地，所述高频成分区间[fH1,fH2]的fH1为min(Tj)/(2.6e)对应的趋肤频率、fH2为min(Tj)/(26e)对应的趋肤频率和fs/2的取值中的较小者，所述低频成分区间[fL1,fL2]的fL1为所述激励线圈中电流的重复频率，fL2为max(Tj)/e对应的趋肤频率，其中，min(Tj)为Tj的取值中的最小值，max(Tj)为Tj的取值中的最大值。
可选地，获取所述积分INH和INL之前，对传递函数G(ω)的幅值进行滑动滤波处理，其中，滑动滤波的窗口长度为fs/20。
根据本发明另一实施例，提供一种基于传递函数的脉冲涡流检测装置，包括：加载模块，用于将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于非铁磁性金属被测构件上方，对脉冲涡流传感器的激励线圈加载含有跃变或脉冲波形的周期电流，其中，所述脉冲涡流传感器用于检测非铁磁性金属被测构件；第一采样模块，用于对加载所述周期电流之后的所述激励线圈中的电流进行采样，得到所述激励线圈中的第一目标电流Ix(t)和与所述第一目标电流对应的所述接收线圈的第一输出信号Sx(t)，其中，电流采样的采集时长为所述周期电流的电流周期的正整数倍；第一获取模块，用于通过对所述第一目标电流Ix(t)进行傅里叶变换得到第一目标电流的傅里叶级数Ix(ω)，对所述第一输出信号Sx(t)进行傅里叶变换得到第一输出信号的傅里叶级数Sx(ω)，并获取第一传递函数Gx(ω)＝Sx(ω)/Ix(ω)；第一计算模块，用于计算所述第一传递函数Gx(ω)的幅值在高频成分区间[fH1,fH2]上的积分INHx；第一处理模块，用于根据所述第一传递函数的幅值在高频成分区间上的积分和传感器提离之间的关系，得到与所述积分INHx对应的传感器提离Lx；第二计算模块，用于计算所述第一传递函数Gx(ω)的幅值在低频成分区间[fL1,fL2]上的积分INLx；第三计算模块，用于根据所述被测构件上所述传感器提离Lx对应的积分INLxj和三次样条插值的方法，计算所述积分INLx对应的非铁磁非铁磁所述被测构件的壁厚Tx。
可选地，获取所述第一传递函数的幅值在高频成分区间上的积分和传感器提离之间的关系，所述装置还包括：第二采样模块，用于将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于非铁磁性金属标样构件上方，对加载所述周期电流之后的所述激励线圈中的电流进行采样，得到所述激励线圈中的第二目标电流Ii(t)和与所述第二目标电流对应的所述接收线圈的第二输出信号Si(t)；第二获取模块，用于通过对所述第二目标电流Ii(t)进行傅里叶变换得到第二目标电流的傅里叶级数Ii(ω)，对所述第二输出信号Si(t)进行傅里叶变换得到第二输出信号的傅里叶级数Si(ω)，并获取第二传递函数Gi(ω)＝Si(ω)/Ii(ω)；第二处理模块，用于获取所述第二传递函数Gi(ω)的幅值在高频成分区间[fH1,fH2]上的积分INH，并记录INH和传感器提离为(INHi,Li)，其中，i为自然数；判断模块，用于判断是否满足4个不同提离时的INH，若是，则通过函数对点(INHi,Li)进行拟合，得到INH和传感器提离L之间的关系；否则，改变传感器提离，其中，i的取值包括1、2、3、4。
可选地，所述被测构件上传感器提离Lx对应的INLxj，通过以下方式获得：将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于非铁磁性金属标样构件上方，对加载所述周期电流之后的所述激励线圈中的电流进行采样，得到所述激励线圈中的第三目标电流Ij(t)和与所述第三目标电流对应的所述接收线圈的第三输出信号Sj(t)；通过对所述第三目标电流Ij(t)进行傅里叶变换得到所述第三目标电流的傅里叶级数Ij(ω)，对所述第三输出信号Sj(t)进行傅里叶变换得到所述第三输出信号的傅里叶级数Sj(ω)，并获取第三传递函数Gj(ω)＝Sj(ω)/Ij(ω)；获取所述第三传递函数Gj(ω)的幅值在低频成分区间[fL1,fL2]上的积分INL，并记录所述INL、所述传感器提离和非铁磁非铁磁所述被测构件的壁厚为(INLij,Li,Tj)，其中，j为自然数；判断是否满足4个不同壁厚时的INLij，若是，则通过三次样条插值的方法计算Lx对应的INLxj；否则，改变非铁磁非铁磁所述被测构件的壁厚，其中，j的取值包括1、2、3、4。
可选的，所述高频成分区间[fH1,fH2]的fH1为min(Tj)/(2.6e)对应的趋肤频率、fH2为min(Tj)/(26e)对应的趋肤频率和fs/2的取值中的较小者，所述低频成分区间[fL1,fL2]的fL1为所述激励线圈中电流的重复频率，fL2为max(Tj)/e对应的趋肤频率，其中，min(Tj)为Tj的取值中的最小值，max(Tj)为Tj的取值中的最大值。
可选地，获取所述积分INH和INL之前，对传递函数G(ω)的幅值进行滑动滤波处理，其中，滑动滤波的窗口长度为fs/20。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
通过本发明，通过将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于非铁磁性金属被测构件上方，对激励线圈中的目标电流和接收线圈的输出信号进行采样，利用传递函数的幅值在高频成分区间的积分与传感器提离的关系求得传感器提离，然后以此为基础，利用传递函数的幅值在低频成分区间的积分与非铁磁性金属被测构件壁厚相关的特性求得非铁磁性金属被测构件壁厚，从而实现了传感器提离和非铁磁性金属被测构件壁厚的检测，且提高了检测精度和检测效率，可适用于非均匀覆盖层下非铁磁性金属壁厚的检测。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种脉冲涡流检测方法的流程框图；
图2是根据本发明实施例提供的304不锈钢钢板壁厚和传感器提离均为60mm时采集得到的激励线圈中的目标电流I(t)的示意图；
图3是根据本发明实施例提供的304不锈钢钢板壁厚和传感器提离均为60mm时采集得到的接收线圈的输出信号S(t)的示意图；
图4是根据本发明实施例提供的304不锈钢钢板壁厚为60mm和100mm以及传感器提离为60mm和100mm时的传递函数G(ω)的示意图；
图5是根据本发明实施例的一种基于传递函数的脉冲涡流检测装置的结构框图。
具体实施方式
实施例1
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是根据本发明实施例的一种基于传递函数的脉冲涡流检测方法的流程框图，如图1所示，所述方法包括如下步骤：
S102：将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于非铁磁性金属被测构件上方，对脉冲涡流传感器的激励线圈进行加载含有跃变或脉冲波形的周期电流，其中，脉冲涡流传感器用于检测非铁磁性被测构件；
S104：对加载周期电流之后的激励线圈中的电流进行采样，得到激励线圈中的第一目标电流Ix(t)和与第一目标电流对应的接线线圈中的Sx(t)，其中，电流采集的采集时长为周期电流的电流周期的正整数倍；
S106：通过对第一目标电流Ix(t)进行傅里叶变换得到第一目标电流的傅里叶级数Ix(ω)，对所述第一输出信号Sx(t)进行傅里叶变换得到第一输出信号的傅里叶级数Sx(ω)，并获取第一传递函数Gx(ω)＝Sx(ω)/Ix(ω)；
S108：计算第一传递函数Gx(ω)的幅值在高频成分区间[fH1,fH2]上的积分INHx；
S110：根据第一传递函数的幅值在高频成分区间上的积分和传感器提离之间的关系，得到与积分INHx对应的传感器提离Lx；
S112：计算第一传递函数Gx(ω)的幅值在低频成分区间[fL1,fL2]上的积分INLx；
S114：根据被测构件上所述传感器提离Lx对应的积分INLxj和三次样条插值的方法，计算积分INLx对应的非铁磁性被测构件的壁厚Tx。
通过本发明，通过将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于非铁磁性金属标样构件上方，对激励线圈中的目标电流和接收线圈的输出信号进行采样，利用传递函数的幅值在高频成分区间的积分与传感器提离的关系求得传感器提离，然后以此为基础，利用传递函数的幅值在低频成分区间的积分与非铁磁性金属被测构件壁厚相关的特性求得非铁磁性金属被测构件壁厚，从而实现了传感器提离和非铁磁性金属被测构件壁厚的检测，且提高了检测精度和检测效率，可适用于非均匀覆盖层下非铁磁性金属壁厚的检测。
需要说明的是，本发明所提供的上述方案中，由于本发明包括：标定(获得特征量和被测量之间的关系)和测量(应用特征量、以及特征量和被测量之间的关系，得到被测量的值)两大部分，第一目标电流描述的是测量部分中所用电流，第二目标电流描述的是标定部分中所用电流，第三目标电流描述的是测量部分中获取INLxj时所用电流，第一目标电流、第二目标电流、第三目标电流一般各异，但也可相同。
在一个可选的实施例中，获取INH和传感器提离L之间的关系，包括：将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于非铁磁性金属标样构件上方；对加载周期电流之后的激励线圈中的电流进行采样，得到激励线圈中的第二目标电流Ii(t)和与第二目标电流对应的接收线圈的第二输出信号Si(t)；通过对第二目标电流Ii(t)进行傅里叶变换得到第二目标电流的傅里叶级数Ii(ω)，对所述第二输出信号Si(t)进行傅里叶变换得到第二输出信号的傅里叶级数Si(ω)，并获取第二传递函数Gi(ω)＝Si(ω)/Ii(ω)；获取所述第二传递函数Gi(ω)的幅值在高频成分区间[fH1,fH2]上的积分INH，并记录INH和传感器提离为(INHi,Li)，其中，i为自然数；判断是否满足4个不同提离时的INH，若是，则通过函数对点(INHi,Li)进行拟合，得到INH和传感器提离L之间的关系；否则，改变传感器提离，其中，i的取值包括1,2,3,4。
在一个可选的实施例中，被测构件上传感器提离Lx对应的INLxj，通过以下方式获得：将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于非铁磁性金属标样构件上方；对加载周期电流之后的激励线圈中的电流进行采样，得到激励线圈中的第三目标电流Ij(t)和与第三目标电流对应的所述接收线圈的第三输出信号Sj(t)；通过对所述第三目标电流Ij(t)进行傅里叶变换得到第三目标电流的傅里叶级数Ij(ω)，对第三输出信号Sj(t)进行傅里叶变换得到第三输出信号的傅里叶级数Sj(ω)，并获取第三传递函数Gj(ω)＝Sj(ω)/Ij(ω)；获取第三传递函数Gj(ω)的幅值在低频成分区间[fL1,fL2]上的积分INL，并记录所述INL、传感器提离和被测构件的壁厚为(INLij,Li,Tj)，其中，j为自然数；判断是否满足4个不同壁厚时的INLij，若是，则通过三次样条插值的方法计算Lx对应的INLxj；否则，改变非铁磁非铁磁被测构件壁厚，返回步骤(B1)，其中，j的取值包括1,2,3,4。
在一个可选的实施例中，上述高频成分区间[fH1,fH2]的fH1为min(Tj)/(2.6e)对应的趋肤频率，fH2为min(Tj)/(26e)对应的趋肤频率和fs/2的较小者，低频成分区间[fL1,fL2]的fL1为激励线圈中电流的重复频率，fL2为max(Tj)/e对应的趋肤频率，其中，min(Tj)为Tj的最小值，max(Tj)为Tj的最大值。
在一个可选的实施例中，获取积分INH和INL之前，对传递函数G(ω)的幅值进行滑动滤波处理，其中，滑动滤波的窗口长度为fs/20。
为使本领域技术人员更好地理解本发明，下面对本发明的一种基于传递函数的脉冲涡流检测方法进行详细说明。
非铁磁性金属标样是壁厚依次为60mm、70mm、90mm、100mm的304不锈钢钢板，非铁磁性金属被测构件是壁厚为80mm的304不锈钢钢板。首先，利用标样钢板得到INH和传感器提离L之间的关系，包括如下步骤：
(A1)将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于标样钢板上方；
(A2)在激励线圈中加载重复频率为0.1Hz的方波电流；
(A3)对激励线圈中的实际电流Ii(t)和接收线圈的输出信号Si(t)进行采样，其中，采样频率为40kHz，采集时长为10s；
(A4)对Ii(t)(对应于上述第二目标电流)和Si(t)(对应于上述第二输出信号)分别进行傅里叶变换，得到Ii(ω)和Si(ω)；
(A5)求取传递函数Gi(ω)＝Si(ω)/Ii(ω)(对应于上述第二传递函数)；
(A6)求取Gi(ω)的幅值在高频成分区间[2.7035kHz,20kHz]上的积分INH，并记录INH和传感器提离为(INHi,Li)，判断是否已获得4个不同提离(如60mm、70mm、90mm、100mm)时的INH，若是，则通过函数对对点(INHi,Li)，i＝1,2,3,4，进行拟合，得到INH和传感器提离之间的关系；否则，改变传感器提离，返回步骤(A1)。
进一步地，利用标样得到传感器提离Lx对应的INLxj，包括如下步骤：
(B1)将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于标样钢板上方；
(B2)在激励线圈中加载重复频率为0.1Hz的方波电流；
(B3)对激励线圈中的实际电流Ij(t)和接收线圈的输出信号Sj(t)进行采样，其中，采样频率为40kHz，采集时长为10s；
(B4)对Ij(t)(对应于上述第三目标电流)和Sj(t)(对应于上述第三输出信号)分别进行傅里叶变换，得到Ij(ω)和Sj(ω)；
(B5)求取传递函数Gj(ω)＝Sj(ω)/Ij(ω)(对应于上述第三传递函数)；
(B6)求取Gj(ω)的幅值在低频成分区间[0.1Hz,143.9746Hz]上的积分INL，并记录INL、传感器提离和非铁磁性金属被测构件壁厚为(INLij,Li,Tj)，其中Li分别为60mm、70mm、90mm、100mm，判断是否已获得4个不同壁厚(60mm、70mm、90mm、100mm)时的INLij，j＝1,2,3,4，若是，则采用三次样条插值的方法，求取Lx对应的INLxj；否则，改变标样钢板壁厚，返回步骤(B1)。
最后，实现待测钢板的检测，包括如下步骤：
(1)将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于被测钢板上方；
(2)在激励线圈中加载重复频率为0.1Hz的方波电流；
(3)对激励线圈中的实际电流Ix(t)和接收线圈的输出信号Sx(t)进行采样，其中，采样频率为40kHz，采集时长为10s；
(4)对Ix(t)(对应于上述第一目标电流)和Sx(t)(对应于上述第一输出信号)分别进行傅里叶变换，得到Ix(ω)和Sx(ω)；
(5)求取传递函数Gx(ω)＝Sx(ω)/Ix(ω)(对应于上述第一传递函数)；
(6)求取Gx(ω)的幅值在高频成分区间[2.7035kHz,20kHz]上的积分INHx，并根据INH和传感器提离L之间的关系，得到传感器提离Lx；
(7)求取Gx(ω)的幅值在低频成分区间[0.1Hz,143.9746Hz]上的积分INLx，并基于非铁磁性金属标样上传感器提离Lx对应的INLxj，采用三次样条插值的方法求取INLx对应的非铁磁性金属被测构件壁厚Tx。
上述过程中，由于304不锈钢的电导率σ为1.3MS/m、相对磁导率μ为1，根据由涡流趋肤深度公式推出的式
计算min(Tj)/(2.6e)对应的趋肤频率f为2.7035kHz，min(Tj)/(26e)对应的趋肤频率f为270.35kHz，max(Tj)/e对应的趋肤频率f为143.9746Hz，且由于采样频率fs为40kHz，因而高频成分区间为[2.7035kHz,20kHz]，低频成分区间为[0.1Hz,143.9746Hz]。
此外，在求取积分INH和INL之前，对G(ω)的幅值进行了滑动滤波处理，其中，滑动滤波的窗口长度为2kHz。
在上述过程中，采集得到的激励线圈中的实际电流I(t)和接收线圈的输出信号S(t)，当304不锈钢钢板壁厚和传感器提离均为60mm时，其分别如图2和图3所示，图2是根据本发明实施例提供的304不锈钢钢板壁厚和传感器提离均为60mm时采集得到的激励线圈中的目标电流I(t)的示意图；图3是根据本发明实施例提供的304不锈钢钢板壁厚和传感器提离均为60mm时采集得到的接收线圈的输出信号S(t)的示意图。
在对类如图2和图3所示的I(t)和S(t)进行傅里叶变换后，得到I(ω)和S(ω)，在此基础上，根据S(ω)/I(ω)便求得传递函数G(ω)。其中，304不锈钢钢板壁厚为60mm和100mm，以及传感器提离为60mm和100mm时，传递函数G(ω)的幅值随频率变化的曲线，如图4所示，图4是根据本发明实施例提供的304不锈钢钢板壁厚为60mm和100mm以及传感器提离为60mm和100mm时的传递函数G(ω)的示意图。
如图4所示，L100T60表示传感器提离L为100mm、304不锈钢钢板壁厚T为60mm的情况，其它以此类推。为便于比较，图4中对G(ω)的低频区间和高频区间进行了局部放大绘制。从图4可知，在高频区间内，传递函数G(ω)的幅值仅与传感器提离有关，而与钢板壁厚无关，因而可用于获取传感器提离，且不受钢板壁厚的影响；在低频区间内，传递函数G(ω)的幅值在低频成分区间既与传感器提离有关，也与钢板壁厚有关，因而有望在获取传感器提离之后，进一步获取钢板壁厚。
求得标样钢板壁厚为60mm时的INHi如表1所示，各标样钢板壁厚时的INLij如表2所示。
表1 (标样钢板壁厚为60mm时的INHi)
表2 (各标样钢板壁厚时的INLij)
由表1和求得INH和传感器提离的关系为：
L＝160.4(INH*10-5)-0.273-53.69
当传感器以80mm提离位于被测钢板(80mm厚)上方，得到INH和INL分别为1.94918638×105和15.19402904。
将1.94918638×105代入公式L＝160.4(IMH*10-5)-0.273-53.69，得到传感器提离为79.992mm。然后对表2各标样钢板壁厚的INLij进行三次样条插值，得到该提离下，各标样钢板壁厚对应的INLxj如表3所示。最后对表3中的数据进行三次样条插值，得到15.19402904对应的钢板壁厚为74.662mm。
表3 (各标样钢板壁厚在求得的传感器提离下对应的INLxj)
综上，对传感器提离和钢板壁厚均为80mm的情况，求得传感器提离为79.992mm，钢板壁厚为74.662mm，其相对误差分别为0.01％和6.67％。
因此，本发明的方法能实现传感器提离和非铁磁性金属被测构件壁厚的检测，且检测精度和效率均较高，可适用于非均匀覆盖层下非铁磁性金属壁厚的检测。
实施例2
在本实施例中还提供了一种基于传递函数的脉冲涡流检测装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图5是根据本发明实施例的一种基于传递函数的脉冲涡流检测装置的结构框图，如图5所示，该装置包括：加载模块502，用于将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于非铁磁性金属被测构件上方，对脉冲涡流传感器的激励线圈进行加载含有跃变或脉冲波形的周期电流，其中，脉冲涡流传感器用于检测非铁磁性金属被测构件；第一采样模块504，连接至上述加载模块502，用于对加载周期电流之后的激励线圈中的电流进行采样，得到激励线圈中的第一目标电流Ix(t)和与第一目标电流对应的接收线圈的第一输出信号Sx(t)，其中，电流采样的采集时长为周期电流的电流周期的正整数倍；第一获取模块506，连接至上述第一采样模块504，用于通过对第一目标电流Ix(t)进行傅里叶变换得到第一目标电流的傅里叶级数Ix(ω)，对第一输出信号Sx(t)进行傅里叶变换得到第一输出信号的傅里叶级数Sx(ω)，并获取第一传递函数Gx(ω)＝Sx(ω)/Ix(ω)；第一计算模块508，连接至上述第一获取模块506，用于计算第一传递函数Gx(ω)的幅值在高频成分区间[fH1,fH2]上的积分INHx；第一处理模块510，连接至上述第一计算模块508，用于根据第一传递函数的幅值在高频成分区间上的积分和传感器提离之间的关系，得到与积分INHx对应的传感器提离Lx；第二计算模块512，连接至上述第一处理模块510，用于计算第一传递函数Gx(ω)的幅值在低频成分区间[fL1,fL2]上的积分INLx；第三计算模块514，连接至上述第二计算模块512，用于根据被测构件上传感器提离Lx对应的积分INLxj和三次样条插值的方法，计算积分INLx对应的非铁磁非铁磁被测构件的壁厚Tx。
可选地，获取第一传递函数的幅值在高频成分区间上的积分和传感器提离之间的关系，上述装置还包括：第二采样模块，用于将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于非铁磁性金属标样构件上方，对加载周期电流之后的激励线圈中的电流进行采样，得到激励线圈中的第二目标电流Ii(t)和与第二目标电流对应的接收线圈的第二输出信号Si(t)；第二获取模块，用于通过对第二目标电流Ii(t)进行傅里叶变换得到第二目标电流的傅里叶级数Ii(ω)，对第二输出信号Si(t)进行傅里叶变换得到第二输出信号的傅里叶级数Si(ω)，并获取第二传递函数Gi(ω)＝Si(ω)/Ii(ω)；第二处理模块，用于获取第二传递函数Gi(ω)的幅值在高频成分区间[fH1,fH2]上的积分INH，并记录INH和传感器提离为(INHi,Li)，其中，i为自然数；判断模块，用于判断是否满足4个不同提离时的INH，若是，则通过函数对点(INHi,Li)进行拟合，得到INH和传感器提离L之间的关系；否则，改变传感器提离，其中，i的取值包括1、2、3、4。
可选地，被测构件上传感器提离Lx对应的INLxj，通过以下方式获得：将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于非铁磁性金属标样构件上方，对加载周期电流之后的激励线圈中的电流进行采样，得到激励线圈中的第三目标电流Ij(t)和与第三目标电流对应的接收线圈的第三输出信号Sj(t)；通过对第三目标电流Ij(t)进行傅里叶变换得到第三目标电流的傅里叶级数Ij(ω)，对第三输出信号Sj(t)进行傅里叶变换得到第三输出信号的傅里叶级数Sj(ω)，并获取第三传递函数Gj(ω)＝Sj(ω)/Ij(ω)；获取第三传递函数Gj(ω)的幅值在低频成分区间[fL1,fL2]上的积分INL，并记录INL、传感器提离和非铁磁非铁磁被测构件的壁厚为(INLij,Li,Tj)，其中，j为自然数；判断是否满足4个不同壁厚时的INLij，若是，则通过三次样条插值的方法计算Lx对应的INLxj；否则，改变非铁磁非铁磁被测构件壁厚，其中，j的取值包括1、2、3、4。
可选的，上述高频成分区间[fH1,fH2]的fH1为min(Tj)/(2.6e)对应的趋肤频率、fH2为min(Tj)/(26e)对应的趋肤频率和fs/2的取值中的较小者，低频成分区间[fL1,fL2]的fL1为激励线圈中电流的重复频率，fL2为max(Tj)/e对应的趋肤频率，其中，min(Tj)为Tj的取值中的最小值，max(Tj)为Tj的取值中的最大值。
可选地，获取积分INH和INL之前，对传递函数G(ω)的幅值进行滑动滤波处理，其中，滑动滤波的窗口长度为fs/20。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
实施例3
本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种基于传递函数的脉冲涡流检测方法，其特征在于，包括：
将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于非铁磁性金属被测构件上方，对脉冲涡流传感器的激励线圈进行加载含有跃变或脉冲波形的周期电流，其中，所述脉冲涡流传感器用于检测非铁磁性金属被测构件；
对加载所述周期电流之后的所述激励线圈中的电流进行采样，得到所述激励线圈中的第一目标电流Ix(t)和与所述第一目标电流对应的所述接收线圈的第一输出信号Sx(t)，其中，电流采样的采集时长为所述周期电流的电流周期的正整数倍；
通过对所述第一目标电流Ix(t)进行傅里叶变换得到第一目标电流的傅里叶级数Ix(ω)，对所述第一输出信号Sx(t)进行傅里叶变换得到第一输出信号的傅里叶级数Sx(ω)，并获取第一传递函数Gx(ω)＝Sx(ω)/Ix(ω)；
计算所述第一传递函数Gx(ω)的幅值在高频成分区间[fH1,fH2]上的积分INHx；
根据所述第一传递函数的幅值在高频成分区间上的积分和传感器提离之间的关系，得到与所述积分INHx对应的传感器提离Lx；
计算所述第一传递函数Gx(ω)的幅值在低频成分区间[fL1,fL2]上的积分INLx；
根据所述被测构件上所述传感器提离Lx对应的积分INLxj和三次样条插值的方法，计算所述积分INLx对应的非铁磁性被测构件的壁厚Tx。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述第一传递函数的幅值在高频成分区间上的积分和传感器提离之间的关系，包括：
将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于非铁磁性金属标样构件上方，对加载所述周期电流之后的所述激励线圈中的电流进行采样，得到所述激励线圈中的第二目标电流Ii(t)和与所述第二目标电流对应的所述接收线圈的第二输出信号Si(t)；
通过对所述第二目标电流Ii(t)进行傅里叶变换得到第二目标电流的傅里叶级数Ii(ω)，对所述第二输出信号Si(t)进行傅里叶变换得到第二输出信号的傅里叶级数Si(ω)，并获取第二传递函数Gi(ω)＝Si(ω)/Ii(ω)；
获取所述第二传递函数Gi(ω)的幅值在高频成分区间[fH1,fH2]上的积分INH，并记录INH和传感器提离为(INHi,Li)，其中，i为自然数；
判断是否满足4个不同提离时的INH，若是，则通过函数对点(INHi,Li)进行拟合，得到INH和传感器提离L之间的关系；否则，改变传感器提离，其中，i的取值包括1、2、3、4。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述被测构件上传感器提离Lx对应的INLxj，通过以下方式获得：
将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于非铁磁性金属标样构件上方，对加载所述周期电流之后的所述激励线圈中的电流进行采样，得到所述激励线圈中的第三目标电流Ij(t)和与所述第三目标电流对应的所述接收线圈的第三输出信号Sj(t)；
通过对所述第三目标电流Ij(t)进行傅里叶变换得到所述第三目标电流的傅里叶级数Ij(ω)，对所述第三输出信号Sj(t)进行傅里叶变换得到所述第三输出信号的傅里叶级数Sj(ω)，并获取第三传递函数Gj(ω)＝Sj(ω)/Ij(ω)；
获取所述第三传递函数Gj(ω)的幅值在低频成分区间[fL1,fL2]上的积分INL，并记录所述INL、所述传感器提离和非铁磁非铁磁所述被测构件的壁厚为(INLij,Li,Tj)，其中，j为自然数；
判断是否满足4个不同壁厚时的INLij，若是，则通过三次样条插值的方法计算Lx对应的INLxj；否则，改变非铁磁非铁磁所述被测构件的壁厚，其中，j的取值包括1、2、3、4。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述高频成分区间[fH1,fH2]的fH1为min(Tj)/(2.6e)对应的趋肤频率、fH2为min(Tj)/(26e)对应的趋肤频率和fs/2的取值中的较小者，所述低频成分区间[fL1,fL2]的fL1为所述激励线圈中电流的重复频率，fL2为max(Tj)/e对应的趋肤频率，其中，min(Tj)为Tj的取值中的最小值，max(Tj)为Tj的取值中的最大值。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，获取所述积分INH和INL之前，对传递函数G(ω)的幅值进行滑动滤波处理，其中，滑动滤波的窗口长度为fs/20。
6.一种基于传递函数的脉冲涡流检测装置，其特征在于，包括：
加载模块，用于将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于非铁磁性金属被测构件上方，对脉冲涡流传感器的激励线圈进行加载含有跃变或脉冲波形的周期电流，其中，所述脉冲涡流传感器用于检测非铁磁性金属被测构件；
第一采样模块，用于对加载所述周期电流之后的所述激励线圈中的电流进行采样，得到所述激励线圈中的第一目标电流Ix(t)和与所述第一目标电流对应的所述接收线圈的第一输出信号Sx(t)，其中，电流采样的采集时长为所述周期电流的电流周期的正整数倍；
第一获取模块，用于通过对所述第一目标电流Ix(t)进行傅里叶变换得到第一目标电流的傅里叶级数Ix(ω)，对所述第一输出信号Sx(t)进行傅里叶变换得到第一输出信号的傅里叶级数Sx(ω)，并获取第一传递函数Gx(ω)＝Sx(ω)/Ix(ω)；
第一计算模块，用于计算所述第一传递函数Gx(ω)的幅值在高频成分区间[fH1,fH2]上的积分INHx；
第一处理模块，用于根据所述第一传递函数的幅值在高频成分区间上的积分和传感器提离之间的关系，得到与所述积分INHx对应的传感器提离Lx；
第二计算模块，用于计算所述第一传递函数Gx(ω)的幅值在低频成分区间[fL1,fL2]上的积分INLx；
第三计算模块，用于根据所述被测构件上所述传感器提离Lx对应的积分INLxj和三次样条插值的方法，计算所述积分INLx对应的非铁磁性被测构件的壁厚Tx。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，获取所述第一传递函数的幅值在高频成分区间上的积分和传感器提离之间的关系，所述装置还包括：
第二采样模块，用于将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于非铁磁性金属标样构件上方，对加载所述周期电流之后的所述激励线圈中的电流进行采样，得到所述激励线圈中的第二目标电流Ii(t)和与所述第二目标电流对应的所述接收线圈的第二输出信号Si(t)；
第二获取模块，用于通过对所述第二目标电流Ii(t)进行傅里叶变换得到第二目标电流的傅里叶级数Ii(ω)，对所述第二输出信号Si(t)进行傅里叶变换得到第二输出信号的傅里叶级数Si(ω)，并获取第二传递函数Gi(ω)＝Si(ω)/Ii(ω)；
第二处理模块，用于获取所述第二传递函数Gi(ω)的幅值在高频成分区间[fH1,fH2]上的积分INH，并记录INH和传感器提离为(INHi,Li)，其中，i为自然数；
判断模块，用于判断是否满足4个不同提离时的INH，若是，则通过函数对点(INHi,Li)进行拟合，得到INH和传感器提离L之间的关系；否则，改变传感器提离，其中，i的取值包括1、2、3、4。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述被测构件上传感器提离Lx对应的INLxj，通过以下方式获得：
将由激励线圈和接收线圈组成的脉冲涡流传感器置于非铁磁性金属标样构件上方，对加载所述周期电流之后的所述激励线圈中的电流进行采样，得到所述激励线圈中的第三目标电流Ij(t)和与所述第三目标电流对应的所述接收线圈的第三输出信号Sj(t)；
通过对所述第三目标电流Ij(t)进行傅里叶变换得到所述第三目标电流的傅里叶级数Ij(ω)，对所述第三输出信号Sj(t)进行傅里叶变换得到所述第三输出信号的傅里叶级数Sj(ω)，并获取第三传递函数Gj(ω)＝Sj(ω)/Ij(ω)；
获取所述第三传递函数Gj(ω)的幅值在低频成分区间[fL1,fL2]上的积分INL，并记录所述INL、所述传感器提离和非铁磁非铁磁所述被测构件的壁厚为(INLij,Li,Tj)，其中，j为自然数；
判断是否满足4个不同壁厚时的INLij，若是，则通过三次样条插值的方法计算Lx对应的INLxj；否则，改变非铁磁非铁磁所述被测构件的壁厚，其中，j的取值包括1、2、3、4。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述高频成分区间[fH1,fH2]的fH1为min(Tj)/(2.6e)对应的趋肤频率、fH2为min(Tj)/(26e)对应的趋肤频率和fs/2的取值中的较小者，所述低频成分区间[fL1,fL2]的fL1为所述激励线圈中电流的重复频率，fL2为max(Tj)/e对应的趋肤频率，其中，min(Tj)为Tj的取值中的最小值，max(Tj)为Tj的取值中的最大值。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于，获取所述积分INH和INL之前，对传递函数G(ω)的幅值进行滑动滤波处理，其中，滑动滤波的窗口长度为fs/20。
11.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1至5任一项中所述的方法。
12.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1至5任一项中所述的方法。
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