CN116337990A - 一种基于交流电磁场检测的提离抖动抑制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于交流电磁场检测的提离抖动抑制方法，属于无损检测缺陷评估技术领域。其技术方案为：一种基于交流电磁场检测的提离抖动抑制方法，利用交流电磁场检测探头在试件表面扫查，获取低频检测信号和高频检测信号；获取低频检测信号和高频检测信号对应无背景磁场的X方向磁场信号Bx 11 和Bx 21 ，通过提离关系拟合公式转换高频检测信号，消除提离抖动；计算提离补偿系数S，得到补偿后的X方向磁场信号Bx，并与低频检测信号Z方向磁场信号Bz 1 作蝶形图进行判定，若出现封闭的圆环形状，则判定为存在缺陷。本发明的有益效果为：消除提离抖动影响，提高缺陷信号的信噪比，实现在提离抖动条件下完成对结构物缺陷准确判定。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测缺陷评估技术领域，尤其涉及一种基于交流电磁场检测的提离抖动抑制方法。
背景技术
铝合金由于具有良好的耐腐蚀性，高导热性，重量轻和强度高的优点而被广泛用于航空航天工业，由于在运行过程中长期服役于恶劣的气候环境，在复杂载荷，雷电、高压风暴等极端工况条件下，航空工业装备结构物表面及非表面区域较易出现疲劳开裂等裂纹缺陷。交流电磁场检测（Alternating Current Field Measurement-ACFM）技术是一种新兴电磁无损检测技术，主要用于导电材料表面裂纹检测，其利用检测探头在导电试件表面感应出的均匀电流，电流在缺陷周围产生扰动引起空间磁场畸变，通过测量畸变磁场进行缺陷的检测和评估。当无缺陷存在时，导电试件表面电流呈均匀状态，空间磁场无扰动。由于具有非接触测量、定量评估等优势，广泛应用于各类结构物缺陷检测。
由于航空航天装备各类涂层、蒙皮及多层结构特征，结构表面多为铆钉连接件，表面区域不平整，人为操作不平稳，探头检测过程中容易产生提离扰动，造成缺陷的漏检或误判。因此，有必要提出一种提离抖动抑制方法，消除在检测过程中的提离抖动信号，提高缺陷信号的信噪比，实现在提离抖动条件下完成对结构物缺陷准确判定。
发明内容
针对上述现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种基于交流电磁场检测的提离抖动抑制方法，消除提离抖动影响，提高缺陷信号的信噪比，实现在提离抖动条件下完成对结构物缺陷准确判定。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种基于交流电磁场检测的提离抖动抑制方法，包括如下步骤：
S1，利用交流电磁场检测探头在试件表面同一位置直线扫查，获取加载低频激励信号时的低频检测信号，所述低频检测信号包括X方向磁场信号Bx 1 和Z方向磁场信号Bz 1 ；获取加载高频激励信号时的高频检测信号，所述高频检测信号包括X方向磁场信号Bx 2 和Z方向磁场信号Bz 2 ；
S2、分别利用所述低频检测信号和高频检测信号的X方向磁场信号Bx 1 和Bx 2 减去对应背景磁场得到无背景磁场的X方向磁场信号Bx 11 和Bx 21；
S3、通过提离关系拟合公式将所述高频检测信号的提离效应转换成与低频检测信号的提离效应相同，得到转换后的X方向磁场信号Bx 22 ，并用低频检测信号的X方向磁场信号Bx 11 减去转换后的X方向磁场信号Bx 22 ，得到抑制后的X方向磁场信号Bx 12 ；
S4、计算提离补偿系数S，对抑制后的X方向磁场信号Bx 12 进行补偿，得到补偿后的X方向磁场信号Bx；
S5、将经过处理后的X方向磁场信号Bx与低频检测信号Z方向磁场信号Bz 1 作蝶形图进行判定，若出现封闭的圆环形状，则判定为存在缺陷，若无封闭的圆环形状，则无缺陷存在。
进一步，所述提离关系拟合公式为线性公式Bx 22 =a*Bx 21 + b，其中a、b均为线性系数。
进一步，所述低频激励信号的频率为1kHz，所述高频激励信号的频率为10kHz。
进一步，a=5.76，b=18.07。
进一步，所述S4具体为：获取低频检测信号的Z方向磁场信号Bz 1 的峰谷间距区间范围，在对应区间范围求取无背景磁场的X方向磁场信号Bx 11 的最小值，记为L2，同样地，将抑制后的X方向磁场信号Bx 12 的最小值记为L1，提离抑制补偿系数记为S=L2/L1，将抑制后的X方向磁场信号Bx 12 乘以提离补偿系数S实现畸变量补偿，再加上低频检测信号的背景磁场Bx 10 实现背景磁场补偿，得到抑制提离抖动后并且经过补偿后的X方向磁场信号Bx。
本发明的有益效果为：本发明消除提离抖动影响，提高缺陷信号的信噪比，实现在提离抖动条件下完成对结构物缺陷准确判定；计算过程简单，判断依据间接明了。
附图说明
图1为本发明提供的基于交流电磁场检测的提离抖动抑制方法流程图；
图2为本发明实施例提供的1kHz时绘制的蝶形图；
图3为本发明实施例提供的1kHz和10kHz的X方向磁场信号Bx 1 和Bx 2 图像；
图4为本发明实施例提供的抑制后的X方向磁场信号Bx 12 图像；
图5为本发明实施例提供的低频检测信号的Z方向磁场信号Bz 1 图像；
图6为本发明实施例提供的抑制补偿后的X方向磁场信号Bx图像；
图7为本发明实施例提供的抑制补偿后的蝶形图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
本发明是通过如下技术方案实现的：如图1所示，一种基于交流电磁场检测的提离抖动抑制方法，首先利用交流电磁场检测探头在试件表面同一位置直线扫查，获取加载低频激励信号时的低频检测信号，所述低频检测信号包括X方向磁场信号Bx 1 和Z方向磁场信号Bz 1 ；获取加载高频激励信号时的高频检测信号，所述高频检测信号包括X方向磁场信号Bx 2 和Z方向磁场信号Bz 2 ；为消除背景场的干扰，分别利用低频检测信号和高频检测信号的X方向磁场信号Bx 1 和Bx 2 减去对应背景磁场得到无背景磁场的X方向磁场信号Bx 11 和Bx 21 ，通过提离关系拟合公式将高频检测信号的提离效应转换成与低频检测信号的提离效应相同，并用低频检测信号减去转换的高频检测信号，即可消除提离抖动，在消除提离抖动的同时，缺陷信号畸变量会造成衰减，计算提离补偿系数S，对抑制后的信号进行补偿，得到抑制提离抖动后并且经过补偿后的X方向磁场信号Bx，并与低频检测信号Z方向磁场信号Bz 1 作蝶形图进行判定，若出现封闭的圆环形状，则判定为存在缺陷，若无封闭的圆环形状，则无缺陷存在，最终实现在提离抖动条件下完成对结构物缺陷准确判定。
具体应用实施例如下：
如图1-图7所示，本发明实施例提供的基于交流电磁场检测的提离抖动抑制方法，包括：
S1，准备好待测试件，利用交流电磁场检测单探头在试件表面直线扫查，获取激励频率为1kHz的X方向磁场信号Bx 1 和Z方向磁场信号Bz 1 ，作为低频检测信号，按照相同操作，获取激励频率为10kHz的X方向磁场信号Bx 2 和Z方向磁场信号Bz 2 ，作为高频检测信号。
S2，利用低频检测信号的X方向磁场信号Bx 1 和Z方向磁场信号Bz 1 作提离抑制之前的蝶形图，如图2所示，从图中可以看出现明显的向左倾斜的直线。利用低频检测信号的X方向磁场信号Bx 1 减去背景磁场Bx 10 得到无背景磁场的X方向磁场信号Bx 11 ，利用高频检测信号的X方向磁场信号Bx 2 减去背景磁场Bx 20 得到无背景磁场的X方向磁场信号Bx 21 ，如图3所示。
S3，利用提离关系拟合公式Bx 22 =5.76*Bx 21 + 18.07，对高频检测信号的X方向磁场信号Bx 21 进行转换，得到转换后的X方向磁场信号Bx 22 ，用低频检测信号的X方向磁场信号Bx 11 减去转换后的X方向磁场信号Bx 22 ，得到抑制后的X方向磁场信号Bx 12 ，如图4所示。
S4，首先获得低频检测信号的Z方向磁场信号Bz 1 ，如图5所示，由图中可以看出Z方向磁场信号Bz 1 峰谷间距区间为62mm-85mm，在此区间内，得到低频检测信号无背景磁场X方向磁场信号Bx 11 的最小值为-272.7mV，记L2=-272.7mV，同样地，得到抑制后的X方向磁场信号Bx 12 的最小值为-206.4mV，记L1=-206.4mV，得到提离抑制补偿系数S= L1/L2=1.321，读取低频检测信号的背景磁场Bx 10 为11973.5mV，将抑制后的X方向磁场信号Bx 12 乘以提离补偿系数S实现畸变量补偿，再加上低频检测信号的背景磁场Bx 10 实现背景磁场补偿，得到抑制提离抖动后并且经过补偿后的X方向磁场信号Bx，如图6所示。
S5，将经过处理后的X方向磁场信号Bx与低频检测信号Z方向磁场信号Bz 1 作蝶形图，如图7所示，可以看出出现封闭的圆环形状，且无标识提离抖动信号的斜线出现，表明检测过程中提离抖动信号得到有效的抑制，判定检测过程中出现缺陷。
本发明能够消除在检测过程中的提离抖动影响，提高缺陷信号的信噪比，实现在提离抖动条件下完成对结构物缺陷准确判定。
本发明创造的描述中，前面的详细描述已经通过使用框图、流程图和/或示例阐述了装置和/或过程的各种实施例。在这样的框图、流程图和/或示例包含一个或多个功能和/或操作的程度上，本领域技术人员将理解的是，这样的框图、流程图或示例内的每个功能和/或操作可通过许多各种不同的硬件、软件、固件或实际上它们的任何组合被单独地和/或集体地实现。
在系统的各方面的硬件和软件实施方式之间几乎没有差别；硬件或软件的使用通常是(但并不总是，因为在某些情景中在硬件和软件之间的选择可能变得重要)代表成本与效率折衷的设计选择。存在本文中所述的过程和/或系统和/或其它技术可借以被实现的各种手段(例如，硬件、软件和/或固件)，并且优选的手段将随着其中过程和/或系统和/或其它技术被部署的情景的不同而改变。例如，如果实施者确定速度和准确性是极为重要的，那么实施者可选择主要为硬件和/或固件的手段；如果灵活性是极为重要的，那么实施者可选择主要为软件的实施方式；或者，但同样可替换地，实施者可选择硬件、软件和/或固件的某组合。
本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于交流电磁场检测的提离抖动抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，利用交流电磁场检测探头在试件表面同一位置直线扫查，获取加载低频激励信号时的低频检测信号，所述低频检测信号包括X方向磁场信号Bx 1 和Z方向磁场信号Bz 1 ；获取加载高频激励信号时的高频检测信号，所述高频检测信号包括X方向磁场信号Bx 2 和Z方向磁场信号Bz 2 ；
S2、分别利用所述低频检测信号和高频检测信号的X方向磁场信号Bx 1 和Bx 2 减去对应背景磁场得到无背景磁场的X方向磁场信号Bx 11 和Bx 21；
S3、通过提离关系拟合公式将所述高频检测信号的提离效应转换成与低频检测信号的提离效应相同，得到转换后的X方向磁场信号Bx 22 ，并用低频检测信号的X方向磁场信号Bx 11 减去转换后的X方向磁场信号Bx 22 ，得到抑制后的X方向磁场信号Bx 12 ；
S4、计算提离补偿系数S，对抑制后的X方向磁场信号Bx 12 进行补偿，得到补偿后的X方向磁场信号Bx；
S5、将经过处理后的X方向磁场信号Bx与低频检测信号Z方向磁场信号Bz 1 作蝶形图进行判定，若出现封闭的圆环形状，则判定为存在缺陷，若无封闭的圆环形状，则无缺陷存在。
2.根据权利要求1所述的基于交流电磁场检测的提离抖动抑制方法，其特征在于，所述提离关系拟合公式为Bx 22 =a*Bx 21 + b，其中a、b均为线性系数。
3.根据权利要求2所述的基于交流电磁场检测的提离抖动抑制方法，其特征在于，所述低频激励信号的频率为1kHz，所述高频激励信号的频率为10kHz。
4.根据权利要求3所述的基于交流电磁场检测的提离抖动抑制方法，其特征在于，a=5.76，b=18.07。
5.根据权利要求4所述的基于交流电磁场检测的提离抖动抑制方法，其特征在于，所述S4具体为：获取低频检测信号的Z方向磁场信号Bz 1 的峰谷间距区间范围，在对应区间范围求取无背景磁场的X方向磁场信号Bx 11 的最小值，记为L2，同样地，将抑制后的X方向磁场信号Bx 12 的最小值记为L1，提离抑制补偿系数记为S=L2/L1，将抑制后的X方向磁场信号Bx 12 乘以提离补偿系数S实现畸变量补偿，再加上低频检测信号的背景磁场Bx 10 实现背景磁场补偿，得到抑制提离抖动后并且经过补偿后的X方向磁场信号Bx 。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117074513A (zh) * | 2023-10-13 | 2023-11-17 | 中国石油大学(华东) | 一种基于交流电磁场的缺陷识别方法及阵列检测探头 |
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2021
- 2021-12-24 CN CN202111600311.8A patent/CN116337990A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN117074513A (zh) * | 2023-10-13 | 2023-11-17 | 中国石油大学(华东) | 一种基于交流电磁场的缺陷识别方法及阵列检测探头 |
| CN117074513B (zh) * | 2023-10-13 | 2023-12-15 | 中国石油大学(华东) | 一种基于交流电磁场的缺陷识别方法及阵列检测探头 |
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