[发明专利]一种双频均匀涡流探头及深裂纹混频检测信号提取技术

说明书

本发明属于电磁无损检测技术领域，涉及一种双频均匀涡流探头及深裂纹混频检测信号提取技术。本发明探头包括激励元件、检测元件和外固定骨架(8)；所述激励元件包括大激励线圈(1)、小激励线圈(2)和内固定骨架(3)，嵌套安装于所述外固定骨架(8)的激励元件安装腔(10)内；所述检测元件包括检测线圈(4)、屏蔽罩外筒(5)和屏蔽罩顶盖(6)，整体安装于激励元件安装腔(10)底部的检测元件安装孔(7)内；所述大激励线圈(1)和小激励线圈(2)均为矩形涡流线圈，所述检测线圈(4)为圆形涡流线圈。本发明还提供了双频激励时深层缺陷检测信号提取技术。本发明探头探测深度大，检测效率高。

技术领域

本发明属于电磁无损检测技术领域，涉及一种用于核电及其他重要工业领域缺陷检测的涡流探头，尤其涉及一种双频均匀涡流探头及深裂纹混频检测信号提取技术。

背景技术

涡流检测是常规无损检测技术之一，广泛应用于用于石油化工、电力冶金等行业，以及航空航天、核电设备等重要领域。相对于其它无损检测方法，涡流检测方法具有非接触、检测速度快的特点和浅裂纹定量方面的优势，可以在探头不接触试件的情况下，对试件进行快速检测。涡流检测方法是以电磁感应原理为基础，使用激励线圈在试件中产生旋涡状的感应交变电流，通过线圈的电压信号变化来判断缺陷的位置和大小，是一种对材料表面和近表面缺陷进行定量无损评价的有效方法。当材料中的涡流密度达到材料表面涡流密度的37%时的材料深度为涡流的标准渗透深度。在此深度内的涡流信号可以检测到，大于这个深度的涡流信号就检测不到了。制约涡流渗透深度的因素有激励频率、激励电流大小以及材料的电磁特性等。

传统的涡流检测探头通常采用圆形线圈作为激励元件,探头极易受试件的电磁特性、结构尺寸以及提离变化的影响而产生很大噪声，存在分辨率低、信噪比低等问题。另外，圆形线圈在金属表面感应出的涡流还存在自抵消现象，限制了传感器对深层缺陷的检测能力，只能用于试件材料表面和近表面裂纹及缺陷的检测。

常规的均匀涡流探头采用矩形线圈进行激励，在导体表面会感应出密度均匀且同向流动的匀强涡流区域，避免了自抵消现象；且矩形线圈所激励出来的涡流渗透深度更深，对深层缺陷的检测能力更强。但和传统的圆形涡流探头类似, 常规的均匀涡流探头在导体材料中感应出来的涡流也存在集肤效应。尤其在激励频率较高的情况下，涡流只能在材料表面或者贴近表面的薄层中流动，涡流探头对材料表层的缺陷灵敏度较高，但对材料中的深层缺陷反应不敏感，而且所采用的矩形激励线圈在材料中所感应产生的涡流具有方向性，容易对平行于涡流流动方向的裂纹产生漏检。

利用低频激励可以增加涡流探头的穿透能力，但受探头分辨率、信噪比、检测速度等因素限制，探头的激励频率不能无限降低。

中国专利CN208076453U公开了一种检测厚壁深裂纹缺陷的双频激励圆形涡流探头，使用圆形激励线圈，虽无方向性，但对圆形检测线圈的磁场有影响，检测信号中噪声稍大，且线圈尺寸大，检测深度不如使用矩形线圈激励线圈的深。

综上，现有技术存在的主要问题有：(1)常规涡流探头所产生的涡流渗透深度过小，无法获得深裂纹检测信号的问题；(2)材料深层缺陷的检测信号较小，易受激励磁场噪声干扰的问题；(3)缺陷及裂纹的漏检问题 ；(4)均匀涡流探头对裂纹方向敏感的问题。

因此，研究能有效识别金属材料中的深裂纹、适用于核电设备及其他重要工业领域大型厚壁构件缺陷检测的涡流检测探头，在保障设备安全运行、评定设备寿命、降低设备维护成本等方面具有重要意义和前景。

发明内容