[发明专利]一种基于巨磁电阻传感器的金属导体缺陷识别及估计方法

说明书

所属技术领域

本发明属于无损检测技术领域，涉及一种电涡流缺陷识别及估计方法。 

背景技术

电涡流无损检测是基于电磁感应原理的一种无损检测技术，具有不需要耦合剂，非接触测量，易于实现自动化测量，工艺简单，操作容易和检测速度快等优点，在导电材料的无损探伤中有着广阔的应用前景。 

传统的电涡流检测通常采用线圈作为检测探头，灵敏度和频率成正比，检测深度和检测范围有限。巨磁电阻（Giant Magneto Resistance）传感器由于其检测灵敏度不受激励频率的影响，大大增加了涡流检测的适用范围。同时巨磁电阻具有体积小、对磁场方向敏感等优点，在电涡流检测中越来越受到重视。 

已有的基于巨磁电阻传感器的激励和测量系统采用多种不同方式。典型的激励方式有正弦激励和脉冲激励[1-3]。在正弦信号激励下，以巨磁电阻作为检测元件采集缺陷周围磁场信号进行分析的方法主要是提取巨磁电阻输出电压幅值、峰峰值或有效值作为评估分析的对象[4-11]。主要方法是对电压幅值、峰峰值或有效值进行分析处理，对处理的信息采用反演算法判断缺陷的位置和进行定量评估[12,13]。但是在使用巨磁电阻作为检测元件的涡流检测中，采用输出电压幅值、峰峰值或有效值进行缺陷分析存在信息量不足的缺点。例如，涡流场的集肤效应使得表面下的缺陷磁场强度微弱，微小的表面缺陷与深层的亚表面大缺陷可能产生相同的缺陷幅值信号，所以仅从检测信号输出强度的大小来断定缺陷的大小容易造成误判。 

检测探头在对试件扫描时，幅值、相角均会在缺陷的上方和缺陷的两侧发生变化，在使用巨磁电阻作为检测元件的涡流检测中，引入相角作为信号分析对象，同时参考输出信号的幅值和相角两种变量进行分析，可以有效弥补单一采用幅值作为参考量所造成的数据特征不足。 

参考文献： 

[1]J.Kim,G.Yang,L.Udpa,et al.,Classification of pulsed eddy current GMR data on aircraft structures,Ndt&E International,vol.43,pp.141-144,Mar2010. 

[2]G.Y.Tian，A.Sophian,Study of magnetic sensors for pulsed eddy current techniques,Insight,vol.47,pp.277-279,May2005. 

[3]G.Yang,A.Tamburrino,L.Udpa,et al.,Pulsed Eddy-Current Based Giant Magnetoresistive System for the Inspection of Aircraft Structures,IEEE Transactions on Magnetics,vol.46,pp.910-917,Mar2010. 

[4]N.V.Nair,V.R.Melapudi,H.R.Jimenez,et al.,A GMR-based eddy current system for NDE of aircraft structures,IEEE Transactions on Magnetics,vol.42,pp.3312-3314,Oct2006. 

[5]A.Tamburrino,S.Ventre,L.Ferrigno,et al.,Characterization and implementation of a GMR based probe for eddy current testing,International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics,vol.28,pp.329-336,2008. 

[6]T.Dogaru,C.H.Smith,R.W.Schneider,et al.,Deep crack detection around fastener holes in airplane multi-layered structures using GMR-based eddy current probes,Review of Progress in Quantitative  Nondestructive Evaluation,Vols23a and23b,vol.23,pp.398-405,2004.