[发明专利]多层金属结构快速检测方法及其装置、设备和存储介质

说明书

本发明提供了一种多层金属结构快速检测方法及其装置、设备和存储介质，通过使用直角三角形激励线圈，在待检测样品中激励产生流向相互垂直的电涡流，使用两组磁阻传感器阵列，分别测量垂直电涡流对应的磁场，通过扫描可获得样品表面的磁场图像，然后对两组传感器所采集到的磁场图像进行空间上的平移、磁场旋转，合成为新的对任意方向的缺陷都敏感的磁场图像，最后利用多频成像技术减去铆钉等结构体本身的信号，可以快速检测多层金属结构中的深层缺陷。本发明能够通过一次扫描，检测出多层金属结构任意方向上的缺陷，实现对缺陷的检测灵敏度不依赖于缺陷方向，同时检测速度快，可在复杂背景结构下快速识别并量化缺陷。

技术领域

本发明涉及电磁无损检测技术领域，特别是涉及一种多层金属结构快速检测方法及其装置、设备和存储介质。

背景技术

已有的理论研究和试验测试表明，受长期强机械作用力的影响，多层金属铆接结构上的应力集中部位易于产生由交变载荷所造成的疲劳损伤，并随着时间的推移而逐渐加剧，导致出现裂纹、应力腐蚀裂纹等缺陷。其中，尤其以表层以下的深层缺陷危害大且难以被检测出来。检测多层金属结构中的深层缺陷对飞机、轮船等大型设备的运行安全具有重要的意义。

(1)可在单次检测中检出任意方向缺陷。多层金属的铆钉铆接处出现的应力缺陷，可能沿着任意的径向方向产生，但对这种缺陷发展的具体方向，检测系统预先是未知的；而传统的检测成像探头常使用直线形、双矩形或双D形激励线圈产生涡流，其检测灵敏度依赖于激励电流方向与缺陷方向的相对关系，故不利于检测未知方向的缺陷。

(2)快速检测成像。大型飞机的机翼面积大。基于单个探头二维网格扫描的检测方法和实现手段耗时长，不能满足实用需求。所以，有必要研究可实施并行、快速检测的阵列探头，以切实提高检测系统的检测速度。

(3)深层缺陷识别。多层铆钉结构中的缺陷易于出现在机械应力集中的铆钉附近。由于铆钉穿透整个多层金属结构体，会严重扭曲相应位置处的电磁场分布，产生很强的信号，影响检测过程中对缺陷的识别和量化。尤其是机械强度好但具有铁磁特性的钢铆钉，其感应出的磁场信号会远强于多层金属铆接处深层缺陷产生的信号，给缺陷的识别和量化带来很大挑战。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种多层金属结构快速检测方法及其装置、设备和存储介质，用于解决现有检测系统所用激励方式对缺陷的检测灵敏度依赖于缺陷方向的不足、检测耗时长、以及深层缺陷的识别效果不佳。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种多层金属深层缺陷检测方法，所述方法包括：分别获取针对金属待测物至少两对不同频率的对应于第一多频激励电流的第一磁场信号、及对应于与第一多频激励电流互相垂直的第二多频激励电流的第二磁场信号；将各对不同频率的所述第一磁场信号、及第二磁场信号进行解调并混合以消除边沿信号、及背景信号；将混合的相同频率的所述第一磁场信号和/或第二磁场信号进行平移、及相位旋转处理以得到对应该频率且针对所述金属待测物任意方向上的缺陷都敏感的组合磁场信号；对多个不同频率的所述组合磁场信号通过多频信号空间变换混合算法进行融合形成最终磁场信号，以消除铆钉类信号并凸显深层缺陷信号。

于本发明的一实施例中，所述将各对不同频率的所述第一磁场信号、及第二磁场信号进行解调并混合是通过与不同频率的激励信号相对应的数字锁相放大器进行解调并混合的；所述不同频率的激励信号与不同频率的第一多频激励电流、及第二多频激励电流相对应。

于本发明的一实施例中，所述多频信号空间变换混合算法是依据所述多频激励电流在导体中的透射深度与所述多频激励电流对应的激励信号频率的平方根成反比的原理得到的。

于本发明的一实施例中，所述多频信号空间变换混合算法包括：对多个不同频率的所述组合磁场信号按一定比例进行空间伸缩变换；对空间伸缩变换后的各所述组合磁场信号进行复数变换；将复数变换后的各所述组合磁场信号累加以得到所述最终激励信号。