[发明专利]一种多频激励场阵列电磁无损检测金属表面裂纹的方法

说明书

一种多频激励场阵列电磁无损检测金属表面裂纹的方法，方法：1)在待测试件的中心位置处生成一个标准缺陷；2)将激励装置与待测试件连接，搭建检测模型；3)在线圈接受激励的同时进行分量的采集，提取出每个数据的检测信号，使用EMD进行经验模态分解，得到本征模函数信号；4)根据分量数据特征，实现裂纹缺陷的角度、轴向长度、周向长度以及径向长度的精准识别，进而换算出缺陷的实际尺寸；本发明使用缠绕着通电矩形线圈的U型磁轭对待检构件磁化激发出缺陷漏磁场，实现缺陷上方磁场扰动的信号采集，并对金属表面缺陷进行检测与识别，提高检测结果的可靠性，对于缺陷形状较复杂试件的电磁无损检测具有较强的使用价值。

技术领域

本发明属于金属损伤的电磁无损检测技术领域，具体涉及一种多频激励场阵列电磁无损检测金属表面裂纹的方法。

背景技术

我国的石油开发的范围已经迈向海底资源，我国在沿海的海上石油勘探平台数量不断增加。这些平台每年都要进行例行的安全隐患检测，一般情况下，需要检测的均为海下钢架、管道等。普通的检测方法已经不能满足检测需要，随着交变电磁场检测技术的出现，这种技术已经被大面积应用在海底检测，但是国外检测经费昂贵，不利于这种技术的大力发展，因此研究交变电磁场检测技术的理论，推动国内交变电磁场技术的发展非常有必要。

磁场检测方法是在金属材料中施加多频率耦合的交变磁场，在金属表面由于集肤效应会感应出均匀交变电流，并在金属表面外空间产生交变磁场，当铁磁性材料表面光滑无任何缺陷时，磁感线会均匀分布在周围；当铁磁性材料表面存在缺陷时，因为磁感线是不会断开消失的，当磁感线经过缺陷时会发生弯曲，部分磁感线绕过或溢出材料表面缺陷处，从而在缺陷边缘处发生畸变，形成漏磁场，通过检测这个磁场信号的畸变，就能确定裂纹信息的角度、宽度、深度与长度。

已知的利用交变磁场检测裂纹缺陷的技术，大多是依靠单一的幅值和频率的激励源，在检测裂纹缺陷长度和深度上具有良好的效果，但是对于激励频率的变化对于检测随机分布裂纹缺陷的灵敏度没有提及。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明提供一种多频激励场阵列电磁无损检测金属表面裂纹的方法，目的在于利用磁场检测方法的基本原理，设计一种金属损伤的无损检测和评定方法，从而实现裂纹缺陷角度、宽度、深度与长度的定量测量。

一种多频激励场阵列电磁无损检测金属表面裂纹的方法，具体步骤如下：

步骤1：在待测试件的中心位置处生成一个长10mm、宽4mm、深3mm、与轴向方向夹角为45°的长方体标准缺陷；

步骤2：将激励装置与待测试件连接，在激励线圈中施加激励信号，搭建检测模型，磁轭的中心与缺陷的中心处于相同的水平坐标；

步骤3：在线圈接受激励的同时，在采集点处开始进行径向分量与轴向分量的采集，扰动磁场信号采集完成后，提取出每个数据采集位置中轴向分量、径向分量的10*T(激励周期)长度的检测信号，使用EMD对每个数据采集点的轴向分量与径向分量分别进行经验模态分解，得到本征模函数信号；

步骤4：根据每组轴向分量数据以及径向分量的数据特征，实现裂纹缺陷的角度、轴向长度、周向长度以及径向长度的精准识别：

取t₀为第一次励磁最大时刻，分别将每点采集的数据分解得到的IMF1、IMF2、IMF3信号的t₀时刻点对应的数据，重组为两个n条由m个数据点构成的信号；

(1)在IMF2信号下，根据n条轴向分量峰谷值的高度差识别缺陷的径向长度h：