CN114636754A - 一种基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化方法和装置，该方法包括：将不同提离值下裂纹缺陷漏磁信号转换为模拟电压信号；结合里程采样触发信号，对不同提离值下裂纹缺陷漏磁模拟信号进行积分运算；以及对积分运算的输出进行采样，获取第一提离值下对应的第一漏磁信号积分值和第二提离值下对应的第二漏磁信号积分值；并构建迭代方程得到裂纹缺陷的半宽度量化数值解；根据漏磁场积分法得到裂纹缺陷的深度量化解析解；输出裂纹缺陷的量化尺寸结果。本发明能够确保不会发生裂纹漏磁信号漏采或者丢失有效漏磁信号的等常规漏磁检测系统直接采样泄漏磁场时可能出现的问题；并且理论模型清晰计算速度快计算结果准确，裂纹缺陷尺寸量化效率高。

Description

一种基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化方法和装置

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，尤其涉及一种基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化方法和装置。

背景技术

铁磁性材料广泛地应用于工业领域，包括用于石油天然气运输的管道、储藏的储罐底板等。而漏磁检测是最常用的铁磁性材料的无损检测技术之一，通过被测试件进行饱和磁化，采集缺陷处的泄漏磁场信号，对检测到的漏磁信号进行分析处理，通过量化计算得到缺陷的尺寸信息。在对缺陷进行检测和尺寸量化过程中，最主要关注的缺陷目标包括金属损失型缺陷和裂纹型缺陷。其中寻找准确且快速的裂纹型缺陷漏磁检测与量化方法是整个铁磁材料缺陷漏磁检测的重点与难点。

现有的相关技术中，裂纹缺陷漏磁检测与量化方法主要有提高传感器灵敏度法和多场耦合法。例如采用聚磁器的裂纹漏磁检测系统，提高裂纹缺陷泄漏磁场的大小，进而实现裂纹缺陷的检测；例如采用更高精度的磁阻型磁场测量传感器，更高的传感器分辨率使得缺陷尺寸分辨力更强；再比如采用交直流混合漏磁检测，利用交流和直流磁化共同作用，以提取裂纹缺陷交直流漏磁特征。但上述方法主要都依托于一个假定——漏磁检测系统采样间距无穷小，而真实情况下漏磁检测采样系统的采样空间间隔大于裂纹宽度尺寸，使得裂纹缺陷漏磁信号可能直接被漏检或者采样到的有效信号不足。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化方法，本发明采用的磁场测量传感器是将测量到的磁场值转换成模拟电压输出，并且先将漏磁场转换输出的模拟量进行模拟电路积分运算，再进行采样为数字信号。该方法解决了裂纹漏磁信号漏采或者丢失有效信号的等常规漏磁检测系统直接采样泄漏磁场时可能出现的问题。

本发明的另一个目的在于提出一种基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化装置。

为达上述目的，本发明一方面提出了一种基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化方法，包括：

利用模拟电压输出类型的磁场测量传感器，获取不同提离值下裂纹缺陷漏磁信号；结合里程采样触发信号，控制模拟积分电路对不同提离值下裂纹缺陷漏磁信号进行积分运算；以及，对积分运算的输出进行采样，获取第一提离值下对应的第一漏磁信号积分值和第二提离值下对应的第二漏磁信号积分值；根据第一漏磁信号积分值和第二漏磁信号积分值构建迭代方程，得到裂纹缺陷的半宽度量化数值解；基于裂纹缺陷的半宽度量化数值解，根据漏磁场积分法得到裂纹缺陷的深度量化解析解；根据深度量化解析解，输出裂纹缺陷的量化尺寸结果。

本发明实施例的基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化方法，能够确保不会发生裂纹漏磁信号漏采或者丢失有效漏磁信号的等常规漏磁检测系统直接采样泄漏磁场时可能出现的问题；理论模型清晰，计算公式简洁，迭代维度仅一维，计算速度快，计算结果准确，裂纹缺陷尺寸量化效率高。

另外，根据本发明上述实施例的基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，所述方法还包括：基于漏磁空间积分先进行模拟积分运算再进行数值化采样，并将一个里程采样间隔对应一个完整积分区间以及一个输出采样点。

进一步地，所述结合里程采样触发信号，控制模拟积分电路对所述不同提离值下裂纹缺陷漏磁信号进行积分运算，包括：结合里程采样触发信号，在单个里程采样间距内，先进行模拟积分运算再进行采样，将所述漏磁信号积分值转换为数字信号。

进一步地，所述裂纹缺陷的半宽度量化数值解由下面迭代方程得到：

h(w,d₁,B_{x_d1_i})-h(w,d₂,B_{x_d2_i})＝0

其中，w为缺陷宽度变量，d₁为第一提离值，d₂为第二提离值，B_{x_d1_i}为第一漏磁信号积分值，B_{x_d2_i}为第二漏磁信号积分值，迭代更新所述缺陷宽度变量w，找到使得所述迭代方程成立的w，以作为所述裂纹缺陷的半宽度量化数值解w_num。

进一步地，利用所述第一漏磁信号积分值B_{x_d1_i}、第二漏磁信号积分值B_{x_d2_i}以及所述裂纹缺陷的半宽度量化数值解w_num，根据漏磁场积分法得到裂纹缺陷的深度量化解析解h_ana，则所述裂纹缺陷的深度量化解析解h_ana由下面公式得到：

其中，y为提离值，B_{x_i}为漏磁信号积分值，σ_s为缺陷表面等效线磁荷密度。

进一步地，将所述第一提离值和所述第一提离值对应的所述第一漏磁信号积分值；以及所述第二提离值和所述第二提离值对应的所述第二漏磁信号积分值，代入所述裂纹缺陷的深度量化解析解的公式，得到所述迭代方程。

进一步地，所述裂纹缺陷的量化尺寸结果由下面公式得到：

w_o＝2w_num

h_o＝h_ana

其中，w_o为裂纹缺陷的宽度量化尺寸结果，h_o为裂纹缺陷的深度量化尺寸结果。

进一步地，所述基于漏磁空间积分先进行模拟积分运算再进行数值化采样，并将一个里程采样间隔对应一个完整积分区间以及一个输出采样点，包括：将每一个所述磁场传感器的模拟输出连接两个所述积分电路单元，在第一预设采样周期中，控制第一积分电路实现积分运算、第二积分电路释放能量；以及，在第二预设采样周期中，交替控制第一积分电路释放能量、第二积分电路执行积分运算。

为达到上述目的，本发明另一方面提出了一种基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化装置，包括：

磁场传感器，用于测量裂纹缺陷泄漏磁场大小，并将所述裂纹缺陷泄漏磁场大小转换为模拟输出；积分电路单元，用于对所述裂纹缺陷泄漏磁场大小进行模拟积分运算，输出裂纹缺陷泄漏磁场积分值；积分能量释放电路单元，用于释放所述积分电路单元储存的能量，使得所述裂纹缺陷漏磁信号的积分值为每个采样间隔之内的值；采样单元，用于采样所述积分电路单元输出的裂纹缺陷泄漏磁场积分值；里程触发单元，用于根据固定里程间距触发磁场的测量和裂纹缺陷的定位；逻辑控制单元，用于交替控制所述采样单元和所述积分能量释放电路单元与所述积分电路单元之间的链接关系；数据运算单元，用于将采样到的所述裂纹缺陷泄漏磁场积分值和提离值解算得到裂纹缺陷尺寸量化结果；数据存储单元，用于储存采样到的所述裂纹缺陷泄漏磁场积分值，以及所述数据运算单元解算的量化结果。

本发明实施例的基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化装置，能够确保不会发生裂纹漏磁信号漏采或者丢失有效漏磁信号的等常规漏磁检测系统直接采样泄漏磁场时可能出现的问题；理论模型清晰，计算公式简洁，迭代维度仅一维，计算速度快，计算结果准确，裂纹缺陷尺寸量化效率高。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化方法流程图；

图2为根据本发明另一个实施例的基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化方法流程图；

图3为根据本发明实施例的基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化装置的结构示意图；

图4为根据本发明实施例的竖直分布的不同提离的模拟量输出的磁场传感器与被测试件之间的位置、缺陷几何尺寸等参数示意图；

图5为根据本发明实施例的数据运算单元的的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化方法及装置。

实施例一：

图1是本发明一个实施例的基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化方法的流程图。

如图1所示，该方法包括但不限于以下步骤：

步骤S1，利用模拟电压输出类型的磁场测量传感器，获取不同提离值下裂纹缺陷漏磁信号。

具体地，在本实施例中，利用模拟电压输出类型的磁场测量传感器，获取不同提离值下裂纹缺陷漏磁信号；主要对缺陷漏磁场沿磁化方向的水平分量漏磁信号，也即是不同提离值下裂纹缺陷漏磁信号均为泄漏磁场的水平分量B_x，其中水平方向即为被测材料的磁化方向；竖直方向为垂直于磁化的方向，也是磁场测量传感器分布的方向。

进一步地，磁场测量传感器是将测量到的磁场值转换成模拟电压输出。

步骤S2，结合里程采样触发信号，控制模拟积分电路对不同提离值下裂纹缺陷漏磁信号进行积分运算；以及，对积分运算的输出进行采样，获取第一提离值下对应的第一漏磁信号积分值和第二提离值下对应的第二漏磁信号积分值。

在本实施例中，结合里程采样触发信号，控制模拟积分电路对所获取到的不同提离值下裂纹缺陷漏磁信号实现积分运算。

在本实施例中，结合里程采样触发信号，对不同提离值下裂纹缺陷漏磁信号的积分运算输出进行采样，获取提离值d₁＝1.0mm下对应的漏磁信号积分值B_{x_d1_i}，以及提离值d₂＝1.5mm下对应的漏磁信号积分值B_{x_d2_i}，具体结果如下：

B_{x_d1_i}＝6.238×10^-5(T·m)

B_{x_d2_i}＝4.859×10^-5(T·m)

在本实施例中，漏磁空间积分法是先进行模拟积分运算再进行数值化采样；具体而言，每一个缺陷漏磁传感器连接两个积分电路；在第k个采样周期中，A积分电路实现积分运算，B积分电路释放能量；在第k+1个采样周期中，两者交替，A积分电路释放能量，B积分电路执行积分运算；以保证裂纹缺陷漏磁信号的积分值，仅为每个采样间隔之内的值。

在本实施例中，控制电路的逻辑是结合里程采样触发信号，先进行模拟积分运算，再进行采样，将漏磁信号积分值转换为数字信号以解决裂纹缺陷宽度小于采样间距的矛盾。

进一步地，基于漏磁空间积分先进行模拟积分运算再进行数值化采样，并将一个里程采样间隔对应一个完整积分区间以及一个输出采样点；通常裂纹缺陷宽度小于里程采样间隔，也即是一个裂纹缺陷将对应一个积分输出采样值。

步骤S3，根据第一漏磁信号积分值和第二漏磁信号积分值构建迭代方程，得到裂纹缺陷的半宽度量化数值解。

在本实施例中，利用不同提离值下裂纹缺陷漏磁信号的积分值B_{x_d1_i}以及B_{x_d2_i}，构建迭代方程如下，

h(w,d₁,B_{x_d1_i})-h(w,d₂,B_{x_d2_i})＝0

不断迭代更新宽度变量w，使得上述迭代方程成立。使得上述方程成立的w即为裂纹缺陷半宽度数值解w_num。最终，得到裂纹缺陷的半宽度量化数值解w_num＝0.597mm。

步骤S4，基于裂纹缺陷的半宽度量化数值解，根据漏磁场积分法得到裂纹缺陷的深度量化解析解。

在本实施例中，利用不同提离值下裂纹缺陷漏磁信号的积分值B_{x_d1_i}和B_{x_d2_i}，以及裂纹缺陷的半宽度量化数值解w_num，根据漏磁场积分法，利用深度解析解函数如下：

最终，得到裂纹缺陷的深度量化解析解h_ana＝6.5mm。

步骤S5，根据裂纹缺陷的半宽度量化数值解和裂纹缺陷的深度量化解析解，输出裂纹缺陷的量化尺寸结果。

在本实施例中，最后输出裂纹缺陷的量化尺寸结果(宽度，深度)＝(w_o，h_o)＝(1.194mm,6.5mm)。其中满足：

w_o＝2w_num

h_o＝h_ana

具体的，本示例采用基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化方法及装置最终得到量化结果(宽度，深度)＝(1.194mm,6.5mm)，与缺陷真实尺寸(宽度，深度)＝(1.2mm,6.0mm)相比，宽度量化误差0.5％，深度量化误差8.33％。

在本发明的实施例中，本实施例利用模拟电压输出类型的磁场测量传感器，获取不同提离值下裂纹缺陷漏磁信号，结合里程采样触发信号，控制模拟积分电路对不同提离值下裂纹缺陷漏磁信号进行积分运算，以及，对积分运算的输出进行采样，获取第一提离值下对应的第一漏磁信号积分值和第二提离值下对应的第二漏磁信号积分值，并构建迭代方程，得到裂纹缺陷的半宽度量化数值解，根据漏磁场积分法得到裂纹缺陷的深度量化解析解，最后输出裂纹缺陷的量化尺寸结果。本实施例能够实现对裂纹的检测与量化，确保不会发生裂纹漏磁信号漏采或者丢失有效漏磁信号的等常规漏磁检测系统直接采样泄漏磁场时可能出现的问题；对裂纹缺陷尺寸量化，求解模型简单，计算速度快和计算精度高。

实施例二：

图2是根据本发明第二实施例的流程图。

如图2所示，本实施例提供的基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化方法，包括但不限于如下步骤：

步骤S11，利用模拟电压输出类型的磁场测量传感器，获取不同提离值下裂纹缺陷漏磁信号。

步骤S21，结合里程采样触发信号，控制模拟积分电路对不同提离值下裂纹缺陷漏磁信号进行积分运算。

本实施例中步骤S11和步骤S21的描述说明可以参见上述实施例中的步骤S1和步骤S2中的描述，此处不再赘述。

步骤S31：对不同提离值下裂纹缺陷漏磁信号的积分运算输出进行采样，获取第三提离值下对应的第三漏磁信号积分值和第四提离值下对应的第四漏磁信号积分值。

具体地，获取提离值d₁＝0.5mm下对应的漏磁信号积分值B_{x_d1_i}，以及提离值d₂＝1.0mm下对应的漏磁信号积分值B_{x_d2_i}，具体结果如下：

B_{x_d1_i}＝23.88mV

B_{x_d2_i}＝16.15mV

步骤S41，根据第三漏磁信号积分值和第四漏磁信号积分值构建迭代方程，得到裂纹缺陷的半宽度量化数值解。

在本实施例中，利用不同提离值下裂纹缺陷漏磁信号的积分值B_{x_d1_i}以及B_{x_d2_i}，构建迭代方程如下，

h(w,d₁,B_{x_d1_i})-h(w,d₂,B_{x_d2_i})＝0

不断迭代更新宽度变量w，使得上述迭代方程成立。使得上述方程成立的w即为裂纹缺陷半宽度数值解w_num。最终，得到裂纹缺陷的半宽度量化数值解w_num＝0.084mm。

步骤S51，利用第三漏磁信号积分值和第四漏磁信号积分值，以及裂纹缺陷的半宽度量化数值解，根据漏磁场积分法得到裂纹缺陷的深度量化解析解。

具体地，利用不同提离值下裂纹缺陷漏磁信号的积分值B_{x_d1_i}和B_{x_d2_i}，以及裂纹缺陷的半宽度量化数值解w_num，根据漏磁场积分法，利用深度解析解函数如下：

最终，得到裂纹缺陷的深度量化解析解h_ana＝1.1mm。

步骤S61，根据裂纹缺陷的半宽度量化数值解和裂纹缺陷的深度量化解析解，输出裂纹缺陷的量化尺寸结果。

在本实施例中，最后输出裂纹缺陷的量化尺寸结果(宽度，深度)＝(w_o，h_o)＝(0.168mm,1.1mm)。其中满足：

w_o＝2w_num

h_o＝h_ana

具体的，本实施例中最终得到量化结果(宽度，深度)＝(0.176mm,1.133mm)，与缺陷真实尺寸(宽度，深度)＝(0.210mm,1.030mm)相比，宽度量化误差16％，深度量化误差10％。

最后，在本实施例中，所使用的金属损失型缺陷真实尺寸——宽度为8.0mm、深度5.4mm。最终，本实例的方法得到给定缺陷漏磁信号求解误差——深度误差25.9％，宽度误差10％。可见采用本发明的方法能实现漏磁检测中缺陷尺寸准确反演。此外，采用实施例的方法，对缺陷漏磁信号进行求解，仅需一次求解，求解模型简单，计算速度快。

为了实现上述实施例，如图3所示，本实施例中还提供了基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化装置101，该装置101包括：铁磁性材料制成的被测试件1、裂纹缺陷2、竖直分布的不同提离的模拟量输出的磁场传感器3包括4和5模拟量输出的磁场测量传感器、N极向下的永磁体6、S极向下的永磁体7、铁轭或背铁8、极靴或钢刷9和10、积分电路单元11、12、13和14，积分能量释放电路单元15、采样单元16、逻辑控制单元17、数据运算单元18、数据存储单元19、里程触发单元20。

进一步地，图4为竖直分布的不同提离的模拟量输出的磁场传感器与被测试件之间的位置、缺陷几何尺寸等参数示意图。由此，如图3所示：

竖直分布的不同提离的模拟量输出的磁场传感器3，用于测量裂纹缺陷泄漏磁场大小，并将磁场大小转换为模拟输出；其中，竖直分布的不同提离的模拟量输出的磁场传感器3包括4和5模拟量输出的磁场测量传感器；

积分电路单元11、12、13和14，用于对测量裂纹缺陷泄漏磁场大小进行模拟积分运算；

积分能量释放电路单元15，用于释放积分电路储存的能量，保证裂纹缺陷漏磁信号的积分值，仅为每个采样间隔之内的值；

采样单元16，用于采样积分电路单元11、12、13和14输出的裂纹缺陷泄漏磁场积分值；

里程触发单元20，用于根据固定里程间距触发磁场的测量，同时也实现对裂纹缺陷2定位的作用；

逻辑控制单元17，用于交替控制采样单元16和积分能量释放电路单元元15与积分电路单元11、12、13和14之间的链接关系；

数据运算单元18，用于将采样到的裂纹缺陷泄漏磁场积分值、提离值等用于解算裂纹缺陷尺寸量化结果；

数据存储单元19，用于储存采样到的裂纹缺陷泄漏磁场积分值，以及数据运算单元18地量化结果。

进一步地，一个S极向下的永磁体7和一个N极向下的永磁体6，在竖直分布的不同提离的模拟量输出的磁场传感器3两侧对称分布，用于饱和磁化被测试件1。

进一步地，钢刷9或极靴10，位于竖直分布的不同提离的模拟量输出的磁场传感器3的两侧，对称分布，分别位于永磁体6和7的下方，连接被测试件1和永磁体6和7，用于约束永磁体6和7与被测试件1之间的磁场分布。

进一步地，铁轭或背铁8，位于永磁6和7体和两个三轴磁场测量芯片上方，用于形成闭合磁路，约束永磁体6和7上部的磁场分布，提高磁化效率，降低背景磁场。

进一步地，积分电路单元11、12、13和14具体特征和作用为：每两个的积分电路单元对应一个磁场传感器模拟输出，具体工作流程为：

在第k个采样周期中，控制A积分电路实现积分运算，B积分电路释放能量；

在第k+1个采样周期中，两者交替，A积分电路释放能量，B积分电路执行积分运算。

进一步地，逻辑控制单元17具体为工作流程为：

在第k个采样周期中，控制A积分电路实现积分运算，并控制采样单元采样A积分电路输出结果，控制积分能量释放电路单元对B积分电路释放能量；

在第k+1个采样周期中，两者交替，控制积分能量释放电路单元对A积分电路释放能量，控制B积分电路执行积分运算，并控制采样单元采样A积分电路输出结果；

如此循环，以保证裂纹缺陷漏磁信号的积分值，仅为每个采样间隔之内的值。

如图5所示，本实施例中，数据运算单元18，包括：

方程构建单元181，用于根据裂纹缺陷泄漏磁场积分值以及对应的提离值，构建量化裂纹缺陷宽度的迭代方程；

第一解析单元182，用于基于迭代方程，得到裂纹缺陷的半宽度量化数值解；

第二解析单元183，用于根据裂纹缺陷的半宽度量化数值解，量化求解得到裂纹缺陷的深度量化解析解；

结果输出单元184，用于根据裂纹缺陷的半宽度量化数值解和裂纹缺陷的深度量化解析解，计算并输出裂纹缺陷的量化尺寸结果。

作为一种示例，方程构建单元181，根据获得的裂纹缺陷泄漏磁场积分值，以及对应的提离值，构建用于量化裂纹缺陷宽度的迭代方程；

第一解析单元182，不断迭代更新宽度变量w，使得上述迭代方程成立。选取使得上述方程成立的w，输出为裂纹缺陷半宽度数值解w_num；

第二解析单元183，根据获得的裂纹缺陷泄漏磁场积分值，以及对应的提离值，和量化出来的裂纹缺陷半宽度数值解w_num，量化求解裂纹缺陷的深度量化解析解h；

结果输出单元184，根据量化出来的裂纹缺陷半宽度数值解w_num，以及深度量化解析解h，计算并输出裂纹缺陷的量化尺寸结果(宽度，深度)。

根据本发明实施例提出的基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化装置，能够确保不会发生裂纹漏磁信号漏采或者丢失有效漏磁信号的等常规漏磁检测系统直接采样泄漏磁场时可能出现的问题；理论模型清晰，计算公式简洁，迭代维度仅一维，计算速度快，计算结果准确，裂纹缺陷尺寸量化效率高。

需要说明的是，前述对基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化方法实施例的解释说明也适用于该实施例的基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化装置，此处不再赘述。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用模拟电压输出类型的磁场测量传感器，获取不同提离值下裂纹缺陷漏磁信号；

结合里程采样触发信号，控制模拟积分电路对所述不同提离值下裂纹缺陷漏磁信号进行积分运算；以及，对所述积分运算的输出进行采样，获取第一提离值下对应的第一漏磁信号积分值和第二提离值下对应的第二漏磁信号积分值；

根据所述第一漏磁信号积分值和所述第二漏磁信号积分值构建迭代方程，得到裂纹缺陷的半宽度量化数值解；

基于所述裂纹缺陷的半宽度量化数值解，根据漏磁场积分法得到所述裂纹缺陷的深度量化解析解；

根据所述裂纹缺陷的半宽度量化数值解和所述裂纹缺陷的深度量化解析解，输出所述裂纹缺陷的量化尺寸结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于漏磁空间积分先进行模拟积分运算再进行数值化采样，并将一个里程采样间隔对应一个完整积分区间以及一个输出采样点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结合里程采样触发信号，控制模拟积分电路对所述不同提离值下裂纹缺陷漏磁信号进行积分运算，包括：

结合里程采样触发信号，在单个里程采样间距内，先进行模拟积分运算再进行采样，将所述漏磁信号积分值转换为数字信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述裂纹缺陷的半宽度量化数值解由下面迭代方程得到：

h(w,d₁,B_{x_d1_i})-h(w,d₂,B_{x_d2_i})＝0

其中，w为缺陷宽度变量，d₁为第一提离值，d₂为第二提离值，B_{x_d1_i}为第一漏磁信号积分值，B_{x_d2_i}为第二漏磁信号积分值；

迭代更新所述缺陷宽度变量w，找到使得所述迭代方程成立的w，以作为所述裂纹缺陷的半宽度量化数值解w_num。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，利用所述第一漏磁信号积分值B_{x_d1_i}，、第二漏磁信号积分值B_{x_d2_i}以及所述裂纹缺陷的半宽度量化数值解w_num，根据漏磁场积分法得到裂纹缺陷的深度量化解析解h_ana，则所述裂纹缺陷的深度量化解析解h_ana由下面公式得到：

其中，y为提离值，B_{x_i}为漏磁信号积分值，σ_s为缺陷表面等效线磁荷密度。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

将所述第一提离值和所述第一提离值对应的所述第一漏磁信号积分值；以及

所述第二提离值和所述第二提离值对应的所述第二漏磁信号积分值，代入所述裂纹缺陷的深度量化解析解的公式，得到所述迭代方程。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述裂纹缺陷的量化尺寸结果由下面公式得到：

w_o＝2w_num

h_o＝h_ana

其中，w_o为裂纹缺陷的宽度量化尺寸结果，h_o为裂纹缺陷的深度量化尺寸结果。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于漏磁空间积分先进行模拟积分运算再进行数值化采样，并将一个里程采样间隔对应一个完整积分区间以及一个输出采样点，包括：

将每一个所述磁场传感器的模拟输出连接两个所述积分电路单元，在第一预设采样周期中，控制第一积分电路实现积分运算、第二积分电路释放能量；以及，

在第二预设采样周期中，交替控制第一积分电路释放能量、第二积分电路执行积分运算。

9.一种基于漏磁空间积分的裂纹缺陷量化装置，其特征在于，包括：磁场传感器、积分电路单元、积分能量释放电路单元、采样单元、里程触发单元、逻辑控制单元、数据运算单元、数据存储单元；其中，

所述磁场传感器，用于测量裂纹缺陷泄漏磁场大小，并将所述裂纹缺陷泄漏磁场大小转换为模拟输出；其中，所述磁场传感器位于不同提离值下，得到的所述模拟输出对应不同提离值下的缺陷漏磁场；

所述积分电路单元，用于对所述裂纹缺陷泄漏磁场大小进行模拟积分运算，输出裂纹缺陷泄漏磁场积分值；

所述积分能量释放电路单元，用于释放所述积分电路单元储存的能量，使得所述裂纹缺陷漏磁信号的积分值为每个采样间隔之内的值；

所述采样单元，用于采样所述积分电路单元输出的裂纹缺陷泄漏磁场积分值；

所述里程触发单元，用于根据固定里程间距触发磁场的测量和裂纹缺陷的定位；

所述逻辑控制单元，用于交替控制所述采样单元和所述积分能量释放电路单元与所述积分电路单元之间的链接关系；

所述数据运算单元，用于将采样到的所述裂纹缺陷泄漏磁场积分值和提离值代入磁场积分法，解算得到裂纹缺陷尺寸量化结果；

所述数据存储单元，用于储存采样到的所述裂纹缺陷泄漏磁场积分值，以及所述数据运算单元解算的量化结果。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：永磁体对、钢刷或极靴、铁轭或背铁；其中，

所述永磁体对，包括S极向下的第一永磁体和N极向下的第二永磁体，并对称分布在所述磁场传感器两侧，用于饱和磁化被测试件；

所述钢刷或极靴，对称分布在所述磁场传感器两侧，分别位于所述第一永磁体和所述第二永磁体下方，并与所述被测试件和所述永磁体对连接，用于约束所述永磁体对与所述被测试件之间的磁场分布；

所述铁轭或背铁，位于所述第一永磁体和所述第二永磁体和三轴磁场测量芯片上方，用于形成闭合磁路，约束所述永磁体对上部的磁场分布。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，每一个所述磁场传感器的模拟输出连接两个所述积分电路单元，所述积分电路单元包括：

第一运算模块，用于在第一预设采样周期中，控制第一积分电路实现积分运算、第二积分电路释放能量；

第二运算模块，用于在第二预设采样周期中，交替控制第一积分电路释放能量、第二积分电路执行积分运算。

12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述逻辑控制单元包括：

第一控制模块，用于在所述第一预设采样周期中，控制所述第一积分电路实现积分运算，并控制所述采样单元采样所述第一积分电路输出结果，控制所述积分能量释放电路单元对所述第二积分电路释放能量；

第二控制模块，用于在所述第二预设采样周期中，交替控制所述积分能量释放电路单元对所述第一积分电路释放能量，控制所述第二积分电路执行积分运算，并控制所述采样单元采样所述第一积分电路的输出结果。

13.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述数据运算单元，包括：

方程构建单元，用于根据所述裂纹缺陷泄漏磁场积分值以及对应的提离值，构建量化裂纹缺陷宽度的迭代方程；

第一解析单元，用于基于所述迭代方程，得到所述裂纹缺陷的半宽度量化数值解；

第二解析单元，用于根据所述裂纹缺陷的半宽度量化数值解，量化求解得到所述裂纹缺陷的深度量化解析解；

结果输出单元，用于根据所述裂纹缺陷的半宽度量化数值解和所述裂纹缺陷的深度量化解析解，计算并输出所述裂纹缺陷的量化尺寸结果。

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