用于克服渦流電磁檢測(cè)干擾信號(hào)判斷缺陷的方法及其裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于克服渦流電磁檢測(cè)干擾信號(hào)判斷缺陷的方法及其裝置，包括以下步驟：步驟1：將正弦波波幅中的小雜波進(jìn)行濾波；步驟2:確定疑似缺陷后,在輸出之前進(jìn)行去干擾濾波；步驟3：缺陷輸出模塊將處理后的信息傳送給顯示器并進(jìn)行報(bào)警。本發(fā)明具有高靈敏度及高準(zhǔn)確度，應(yīng)用廣泛，可對(duì)金屬材料、非金屬導(dǎo)體進(jìn)行檢測(cè)，且由于只輸出缺陷信號(hào)，因此可避免漂移和抖動(dòng)而引起的缺陷誤判。
【專利說明】用于克服渦流電磁檢測(cè)干擾信號(hào)判斷缺陷的方法及其裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種無(wú)損探傷【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及用于克服渦流電磁檢測(cè)干擾信號(hào)判 斷缺陷的方法及其裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)不斷的發(fā)展和進(jìn)步，金屬材料及非金屬材料在應(yīng)用前會(huì)需要測(cè)定一下 材料的某些物理量、性能和組織狀態(tài)等，而在使用的過程中需要檢測(cè)一下這些材料內(nèi)部是 否會(huì)產(chǎn)生一些人們用肉眼無(wú)法看到的裂紋缺陷，現(xiàn)在渦流檢測(cè)是常用的檢測(cè)方法，它應(yīng)用 "電磁學(xué)"基本理論做為導(dǎo)體檢測(cè)的基礎(chǔ)，將一個(gè)導(dǎo)體放入該變化的磁場(chǎng)中即產(chǎn)生渦流，渦 流產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)隨著交流電流的變化而變化，即交流電流增大而擴(kuò)張，交流電流減小而 消隱，因此當(dāng)導(dǎo)體表面或近表面出現(xiàn)缺陷或測(cè)量金屬材料的一些性質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，渦流的 強(qiáng)度和分布也發(fā)生變化，進(jìn)而可以間接的知道其內(nèi)部缺陷的存在及金屬性能是否發(fā)生了變 化。
[0003] 然而，在渦流檢測(cè)方法中，由于被檢測(cè)工件受自身或外部客觀因素的影響，如材料 密度不連續(xù)、溫度變化或因機(jī)械傳動(dòng)引起的抖動(dòng)等，都會(huì)對(duì)渦流信號(hào)產(chǎn)生影響，使得連接渦 流信號(hào)的檢測(cè)軟件出現(xiàn)信號(hào)漂移和干擾信號(hào)問題，從而導(dǎo)致檢測(cè)軟件發(fā)出誤報(bào)警，而采取 手動(dòng)檢測(cè)則需要操作者的豐富經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，而判斷結(jié)果有可能是誤判，因此現(xiàn)有的檢測(cè) 軟件還有待改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于克服渦流電磁檢測(cè)干擾信號(hào)判斷 缺陷的方法及其裝置，本方法可以直接將設(shè)備采樣后的數(shù)據(jù)進(jìn)過處理后輸出，且只輸出缺 陷信號(hào)，避免了漂移和抖動(dòng)導(dǎo)致的缺陷誤判。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：用于克服渦流電磁檢測(cè)信號(hào)判 斷缺陷的方法，包括以下步驟： 步驟1 :將正弦波波幅中的小雜波進(jìn)行濾波； (a) 首先，在內(nèi)存中設(shè)置一緩存區(qū)，采樣后的數(shù)據(jù)進(jìn)入并填充緩存區(qū)； (b) 其次，捕捉任意一個(gè)最大值或最小值作為極值后，再撲捉隨后出現(xiàn)的下一個(gè)極值； (c) 最后，兩個(gè)極值點(diǎn)波段間的幅值(即垂直距離)與預(yù)先設(shè)定濾波閘門值進(jìn)行對(duì)比判 斷，大于預(yù)先設(shè)定的濾波閘門值的幅值均為疑似缺陷信號(hào)進(jìn)行后續(xù)判斷； (d) 當(dāng)連續(xù)幅值為小一大一小的情況時(shí)，大的幅值波段即為疑似缺陷，當(dāng)連續(xù)幅值為 小一大一大的情況時(shí)，且第二個(gè)大的波段幅值大于當(dāng)前波段，則以第二個(gè)大的波段為當(dāng)前 波段繼續(xù)判斷下一波段的幅值； 步驟2:確定疑似缺陷后，在輸出之前進(jìn)行去干擾濾波； (a) 首先，在檢測(cè)軟件中預(yù)先設(shè)定一干擾系數(shù)； (b) 其次，將疑似缺陷波段兩個(gè)極值點(diǎn)之間的幅值除以該兩個(gè)極值點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè) 數(shù)，根據(jù)得出的商數(shù)值進(jìn)行判定，商數(shù)值小于所設(shè)定的干擾系數(shù)即為干擾，不予輸出，商數(shù) 值大于所設(shè)定的干擾系數(shù)即為缺陷，進(jìn)行報(bào)警輸出； 步驟3 :缺陷輸出模塊將處理后的信息傳送給顯示器并進(jìn)行報(bào)警。
[0006] 進(jìn)一步的，步驟1(a)中所述的緩存區(qū)至少可存放1個(gè)缺陷。
[0007] 進(jìn)一步的，步驟1(b)中所述的極值包括極大值和極小值，即連續(xù)N個(gè)點(diǎn)的值大于 當(dāng)前點(diǎn)的值為極小值，連續(xù)N個(gè)點(diǎn)的值小于當(dāng)前點(diǎn)的值為極大值。
[0008] 進(jìn)一步的，步驟2(b)中所述的報(bào)警輸出是通過平衡算法輸出對(duì)稱的缺陷波形，并 將信號(hào)傳送給缺陷輸出模塊進(jìn)行處理，所述的缺陷輸出模塊由缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所述的 平衡算法處理過程：先確定缺陷波形段的首、尾兩個(gè)點(diǎn)，再取首、尾兩點(diǎn)之間的平均值或中 間點(diǎn)，即可確定一條對(duì)稱軸，缺陷波形顯示為正向波形時(shí)，取缺陷波形段的上一個(gè)波谷極值 以及下一個(gè)波峰極值，當(dāng)缺陷波形顯示為反向波形時(shí)，則取上一個(gè)波峰極值以及下個(gè)一個(gè) 波谷極值，即可確定缺陷波的開始位置與結(jié)束位置。
[0009] 用于克服渦流電磁檢測(cè)信號(hào)判斷缺陷的裝置，包括：脈沖信號(hào)裝置、探頭、數(shù)據(jù)采 集電路和濾波處理計(jì)算單元，所述的脈沖信號(hào)裝置的輸出端與探頭的輸入端連接，所述的 探頭內(nèi)設(shè)有矩形激勵(lì)線圈和檢測(cè)線圈，檢測(cè)線圈設(shè)置于激勵(lì)線圈底部的中心，探頭的輸出 端與數(shù)據(jù)采集電路的輸入端連接，所述的數(shù)據(jù)采集電路輸出端與濾波處理計(jì)算單元連接。
[0010] 進(jìn)一步的，所述的脈沖信號(hào)裝置發(fā)出激勵(lì)方波信號(hào)，所述的方波信號(hào)電壓為5? 10V，頻率 10Hz ?100kHz，占空比 0· 1 ?0· 9。
[0011] 進(jìn)一步的，所述的數(shù)據(jù)采集電路內(nèi)設(shè)有硬件數(shù)據(jù)采集卡。
[0012] 采用上述方案后，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明靈敏度、準(zhǔn)確度高，應(yīng)用廣泛，可對(duì) 金屬材料、非金屬材料及導(dǎo)體進(jìn)行檢測(cè)，且由于只輸出缺陷信號(hào)，因此可避免漂移和抖動(dòng)而 引起的缺陷誤判。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明用于渦流電磁檢測(cè)信號(hào)缺陷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是未采用本發(fā)明濾波和去干擾的輸出頻譜圖； 圖3是未采用本發(fā)明濾波和去干擾的原始波形圖； 圖4是采用本發(fā)明濾波后的輸出頻譜圖； 圖5是采用本發(fā)明濾波后的原始波形圖； 圖6是采用本發(fā)明濾波和去干擾后的阻抗圖； 圖7是采用本發(fā)明濾波和去干擾后的時(shí)基圖； 圖8是采用本發(fā)明的平衡算法示意圖。
[0014] 主要元件符號(hào)說明 1、 脈沖信號(hào)裝置 2、 探頭 21、激勵(lì)線圈 22、檢測(cè)線圈 3、 數(shù)據(jù)采集電路 4、濾波處理計(jì)算單元 5、被測(cè)工件。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0016] 本發(fā)明所揭示的是一種用于克服渦流電磁檢測(cè)信號(hào)判斷缺陷的方法，如圖1所 示，一種用于渦流電磁檢測(cè)信號(hào)判斷缺陷的裝置，包括：脈沖信號(hào)裝置1、探頭2、數(shù)據(jù)采集 電路3和濾波處理單元4,脈沖信號(hào)裝置1的輸出端與探頭2的輸入端連接，脈沖信號(hào)裝置 1發(fā)出激勵(lì)波信號(hào)，方波信號(hào)電壓為5?10V，頻率10Hz?100kHz，占空比0. 1?0. 9,正玄 波占空比1:1 ;探頭2內(nèi)設(shè)有激勵(lì)線圈21和2個(gè)檢測(cè)線圈22,檢測(cè)線圈22設(shè)置于激勵(lì)線圈 21底部的中心，探頭2的輸出端與數(shù)據(jù)采集電路3的輸入端連接，數(shù)據(jù)采集電路3內(nèi)設(shè)有 硬件數(shù)據(jù)采集卡，硬件數(shù)據(jù)采集卡的采樣頻率為被測(cè)工件的最佳檢測(cè)頻率，數(shù)據(jù)采集電路3 的輸出端與濾波處理計(jì)算單元4連接。
[0017] 如圖2、圖3所示，由于被測(cè)工件5自身的原因，如：材料密度、溫度變化、抖動(dòng)等， 在進(jìn)行渦流檢測(cè)時(shí)通常會(huì)出現(xiàn)信號(hào)漂移、雜波等干擾信號(hào)的情況，在采用設(shè)備自動(dòng)檢測(cè)時(shí)， 由于干擾信號(hào)的情況會(huì)使得設(shè)備出現(xiàn)誤判缺陷而報(bào)警，而采用手動(dòng)檢測(cè)時(shí)，則需要依照操 作者的豐富經(jīng)驗(yàn)對(duì)波形進(jìn)行判斷，此方法也存在一定的誤判率。
[0018] 如圖4至圖7所示，為采用本發(fā)明濾波和去干擾后的輸出頻譜圖和原始波形圖，具 體步驟為： 步驟1 :將正弦波波幅中的小雜波進(jìn)行濾波。
[0019] (a)首先，設(shè)置計(jì)算機(jī)控制，在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中設(shè)置至少可存放1個(gè)缺陷的緩存 區(qū)，設(shè)備采樣后的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)入并填充緩存區(qū)； (b)其次，撲捉任意一個(gè)最大值或最小值作為極值后，再撲捉隨后出現(xiàn)的下一個(gè)極值， 極值包括極大值和極小值，即連續(xù)N個(gè)點(diǎn)的值大于當(dāng)前點(diǎn)的值為極小值，連續(xù)N個(gè)點(diǎn)的值小 于當(dāng)前點(diǎn)的值為極大值。
[0020] (c)最后，兩個(gè)極值點(diǎn)波段間的幅值（即垂直距離)與預(yù)先設(shè)定濾波閘門值進(jìn)行對(duì) 比判斷，大于預(yù)先設(shè)定的濾波閘門值的幅值均為疑似缺陷信號(hào)進(jìn)行后續(xù)判斷； (d)當(dāng)連續(xù)幅值為小一大一小的情況時(shí)，大的幅值波段即為疑似缺陷，當(dāng)連續(xù)幅值為 小一大一大的情況時(shí)，且第二個(gè)大的波段幅值大于當(dāng)前波段，則以第二個(gè)大的波段為當(dāng)前 波段繼續(xù)判斷下一波段的幅值； 步驟2:確定疑似缺陷后，在輸出之前進(jìn)行去干擾濾波。
[0021] (a)首先，在檢測(cè)軟件中預(yù)先設(shè)定一干擾系數(shù)，根據(jù)不同材料的不同檢測(cè)速度，有 不同的干擾系數(shù)，在自動(dòng)化測(cè)試之前可以人工實(shí)驗(yàn)找出合理的值。
[0022] (b)其次，將疑似缺陷波段兩個(gè)極值點(diǎn)之間的幅值除以該兩個(gè)極值點(diǎn)之間的數(shù)據(jù) 點(diǎn)個(gè)數(shù)，根據(jù)得出的商數(shù)值進(jìn)行判定，商數(shù)值小于所設(shè)定的干擾系數(shù)即為干擾，不予輸出， 商數(shù)值大于所設(shè)定的干擾系數(shù)即為缺陷，進(jìn)行報(bào)警輸出。
[0023] 步驟3 :缺陷輸出模塊將處理后的信息傳送給顯示器并進(jìn)行報(bào)警。
[0024] 上述的報(bào)警輸出是通過平衡算法輸出對(duì)稱的缺陷波形，并將信號(hào)傳送給缺陷輸出 模塊進(jìn)行處理，缺陷輸出模塊由缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所述的平衡算法處理過程：先確定缺陷 波形段的首、尾兩個(gè)點(diǎn)，再取首、尾兩點(diǎn)之間的平均值或中間點(diǎn)，即可確定一條對(duì)稱軸，缺陷 波形顯示為正向波形時(shí)，取缺陷波形段的上一個(gè)波谷極值以及下一個(gè)波峰極值，當(dāng)缺陷波 形顯示為反向波形時(shí)，則取上一個(gè)波峰極值以及下個(gè)一個(gè)波谷極值，即可確定缺陷波的開 始位置與結(jié)束位置。
[0025] 當(dāng)探頭2探測(cè)到缺陷信號(hào)（是正玄波）經(jīng)過硬件處理后將產(chǎn)生一系列的數(shù)據(jù)點(diǎn)，每 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)由Χ、γ兩個(gè)數(shù)據(jù)值組成，如：P1 (XI，Yl)，P2(x 2，Y 2)…如圖6所示，將這些點(diǎn) 在二維坐標(biāo)系里畫出來，就會(huì)組成一個(gè)不規(guī)則的…字型的圖形，稱為阻抗圖，如圖7所示， 將Χ、Υ分開各自畫成一條一維的線(如X 1、Χ 2、X 3…，Υ 1、Υ 2、Υ 3…），上方為X，下方 為Υ的線稱為時(shí)基線，將Χ2+Υ2開根號(hào)獲得的值稱為幅值Α，用幅值數(shù)據(jù)（如Al、Α2、Α3…） 也可以畫出時(shí)基線，實(shí)際應(yīng)用中X、Υ信號(hào)只用來畫阻抗圖，而不會(huì)采用X、Υ來計(jì)算幅值，畫 幅值時(shí)基線，當(dāng)探頭2沒有探測(cè)到缺陷信號(hào)或干擾信號(hào)的時(shí)候，時(shí)基線（Χ、Υ、Α)應(yīng)該是一條 水平線，有缺陷或干擾的時(shí)候?qū)a(chǎn)生類似于正玄波的波形，缺陷信號(hào)的特點(diǎn)可用X，Υ，Α的 數(shù)據(jù)來進(jìn)行缺陷判斷，有漂移影響的時(shí)候，將變成斜線，漂移累積到一定程度將達(dá)到報(bào)警閾 值，而產(chǎn)生誤報(bào)警。
[0026] 如圖8所示，為采用本發(fā)明的平衡算法后輸出的波形圖，采用本算法后可以將通 過對(duì)稱軸的原始缺陷波形段，由不對(duì)稱的形狀轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫?duì)稱軸為中心相互對(duì)稱的波形段進(jìn) 行輸出，并且可以確定的告知檢測(cè)人員缺陷波形段的起始位置及結(jié)束位置，大大的減低了 渦流檢測(cè)時(shí)發(fā)生的誤判率。
[0027] 以上實(shí)施例為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，僅供說明本發(fā)明之用，而非對(duì)本發(fā)明的限制， 有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換 或變化。因此，所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于克服渦流電磁檢測(cè)干擾信號(hào)判斷缺陷的方法，其特征在于：包括以下步 驟： 步驟1 :將正弦波波幅中的小雜波進(jìn)行濾波； (a) 首先，在內(nèi)存中設(shè)置一緩存區(qū)，采樣后的數(shù)據(jù)進(jìn)入并填充緩存區(qū)； (b) 其次，捕捉任意一個(gè)最大值或最小值作為極值后，再撲捉隨后出現(xiàn)的下一個(gè)極值； (c) 最后，兩個(gè)極值點(diǎn)波段間的幅值(即垂直距離)與預(yù)先設(shè)定濾波閘門值進(jìn)行對(duì)比判 斷，大于預(yù)先設(shè)定的濾波閘門值的幅值均為疑似缺陷信號(hào)進(jìn)行后續(xù)判斷； (d) 當(dāng)連續(xù)幅值為小一大一小的情況時(shí)，大的幅值波段即為疑似缺陷，當(dāng)連續(xù)幅值為 小一大一大的情況時(shí)，且第二個(gè)大的波段幅值大于當(dāng)前波段，則以第二個(gè)大的波段為當(dāng)前 波段繼續(xù)判斷下一波段的幅值； 步驟2:確定疑似缺陷后，在輸出之前進(jìn)行去干擾濾波； (a) 首先，在檢測(cè)軟件中預(yù)先設(shè)定一干擾系數(shù)； (b) 其次，將疑似缺陷波段兩個(gè)極值點(diǎn)之間的幅值除以該兩個(gè)極值點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè) 數(shù)，根據(jù)得出的商數(shù)值進(jìn)行判定，商數(shù)值小于所設(shè)定的干擾系數(shù)即為干擾，不予輸出，商數(shù) 值大于所設(shè)定的干擾系數(shù)即為缺陷，進(jìn)行報(bào)警輸出； 步驟3 :缺陷輸出模塊將處理后的信息傳送給顯示器并進(jìn)行報(bào)警。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于克服渦流電磁檢測(cè)干擾信號(hào)判斷缺陷的方法，其特 征在于：步驟1 (a)中所述的緩存區(qū)至少可存放1個(gè)缺陷。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于克服渦流電磁檢測(cè)干擾信號(hào)判斷缺陷的方法，其特 征在于：步驟1 (b)中所述的極值包括極大值和極小值，即連續(xù)N個(gè)點(diǎn)的值大于當(dāng)前點(diǎn)的值 為極小值，連續(xù)N個(gè)點(diǎn)的值小于當(dāng)前點(diǎn)的值為極大值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于克服渦流電磁檢測(cè)干擾信號(hào)判斷缺陷的方法，其特 征在于：步驟2(b)中所述的報(bào)警輸出是通過平衡算法輸出對(duì)稱的缺陷波形，并將信號(hào)傳送 給缺陷輸出模塊進(jìn)行處理，所述的缺陷輸出模塊由缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所述的平衡算法處 理過程：先確定缺陷波形段的首、尾兩個(gè)點(diǎn)，再取首、尾兩點(diǎn)之間的平均值或中間點(diǎn)，即可確 定一條對(duì)稱軸，缺陷波形顯示為正向波形時(shí)，取缺陷波形段的上一個(gè)波谷極值以及下一個(gè) 波峰極值，當(dāng)缺陷波形顯示為反向波形時(shí)，則取上一個(gè)波峰極值以及下個(gè)一個(gè)波谷極值，即 可確定缺陷波的開始位置與結(jié)束位置。
5. -種用于克服渦流電磁檢測(cè)干擾信號(hào)判斷缺陷的裝置，其特征在于：包括：脈沖信 號(hào)裝置、探頭、數(shù)據(jù)采集電路和濾波處理計(jì)算單元，所述的脈沖信號(hào)裝置的輸出端與探頭的 輸入端連接，所述的探頭內(nèi)設(shè)有激勵(lì)線圈和檢測(cè)線圈，檢測(cè)線圈設(shè)置于激勵(lì)線圈底部的中 心，探頭的輸出端與數(shù)據(jù)采集電路的輸入端連接，所述的數(shù)據(jù)采集電路輸出端與濾波處理 計(jì)算單元連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于克服渦流電磁檢測(cè)干擾信號(hào)判斷缺陷的裝置，其 特征在于：所述的脈沖信號(hào)裝置發(fā)出激勵(lì)方波信號(hào)，所述的方波信號(hào)電壓為5?10V，頻率 10Hz ?100kHz，占空比 0· 1 ?0· 9。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于克服渦流電磁檢測(cè)干擾信號(hào)判斷缺陷的裝置，其特 征在于：所述的數(shù)據(jù)采集電路內(nèi)設(shè)有硬件數(shù)據(jù)采集卡。
【文檔編號(hào)】G01N27/90GK104062356SQ201310094565
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月22日
【發(fā)明者】許汝達(dá), 陳長(zhǎng)院 申請(qǐng)人:廈門艾帝爾電子科技有限公司