[发明专利]铁磁性材料不规则裂纹ACFM可视化成像方法

说明书

本发明公开了一种铁磁性材料不规则裂纹ACFM可视化成像方法，涉及无损检测缺陷成像技术领域，包括：借助栅格扫查方法获取不规则裂纹交流电磁场面扫结果磁场信号Bz幅值矩阵，利用梯度场获取畸变磁场信号Bz的X方向梯度场矩阵和Y方向梯度场矩阵，反映感应电流在不规则裂纹周围聚集情况和原始激励磁场在形成的泄漏磁场，进一步通过对两个方向梯度场矩阵求取极值、祛除背景、归一化操作得到两个方向归一化矩阵，通过对两个方向归一化矩阵求和，可以实现铁磁性材料不规则裂纹表面轮廓直观成像结果，有利于实现铁磁性材料裂纹的可视化评估和剩余寿命精准预测。

技术领域

本发明涉及无损检测缺陷成像技术领域，尤其涉及一种铁磁性材料不规则裂纹ACFM可视化成像方法。

背景技术

海洋结构物长期在海水中服役，在腐蚀、风暴、洋流、交变载荷、自重等共同作用下，很容易在结构表面产生各种类型裂纹缺陷，威胁结构的安全服役。交流电磁场检测(Alternating Current Field Measurement简称ACFM)技术是一种新兴电磁无损检测技术，具有非接触检测、无需清理附着物、定量评估等特点，广泛应用于海洋结构物缺陷检测，其利用检测探头在导电试件表面感应出的均匀电流，电流在缺陷周围产生扰动引起空间磁场畸变，通过测量畸变磁场进行缺陷的检测和评估。当无缺陷存在时，导电试件表面电流呈均匀状态，空间磁场无扰动。

由于感应电流垂直于裂纹时，电流扰动明显，空间畸变磁场呈现较大扰动。当感应电流平行于裂纹时，电流扰动不明显，但原始激励磁场垂直于裂纹，形成泄漏磁场。由于铁磁性材料结构表面不规则裂纹周围感应电流扰动引起的二次畸变磁场和原始激励一次泄漏磁场同时存在，为不规则裂纹的判定及评估带来诸多挑战。现有交流电磁场检测技术依据特征信号Bx和Bz或其组成的蝶形图进行判定，其中，Bx和Bz信号分别为平行于试件表面(与探头扫查方向平行)和垂直于试件表面的磁场信号，该特征信号只能判定与感应电流垂直的裂纹存在，无法实现不规则裂纹的成像显示。铁磁性材料不规则裂纹周围电磁场畸变复杂，现有技术手段不能直观显示不规则裂纹的表面轮廓。

因此，有必要提出一种直观性好、能够实现铁磁性材料表面不规则裂纹成像方法，呈现不规则裂纹的表面轮廓可视化形貌，为铁磁性材料的不规则裂纹评估、寿命预测提供精准数据支撑。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种铁磁性材料不规则裂纹ACFM可视化成像方法，直观呈现铁磁性材料不规则裂纹的表面轮廓可视化形貌，为铁磁性材料的不规则裂纹评估、寿命预测提供精准、可视化数据支撑。

本发明提供了一种铁磁性材料不规则裂纹ACFM可视化成像方法，包括：

步骤一，利用交流电磁场检测探头以栅格扫查方式获取铁磁性材料不规则裂纹上方同一平面不同位置磁场信号Bz幅值，定义探头扫查方向为X方向，在X方向的扫查路径提取n个位置点，在与探头扫查方向垂直的方向提取扫查路径数为m，由以上位置点的磁场信号Bz幅值形成m行n列矩阵对矩阵A的每一行元素[a_i1a_i2…a_in]沿着X方向(矩阵A行方向)求取梯度得到矩阵A的X方向梯度场矩阵对矩阵A的每一列元素沿着Y方向(矩阵A列方向)求取梯度得到矩阵A的Y方向梯度场矩阵

步骤二，求取所述X方向梯度场矩阵GX所有元素中的极值PGX_Bz，判定极值PGX_Bz是否小于0，如果是则乘以-1，得到X方向正峰值矩阵CX；求取所述Y方向梯度场矩阵GY所有元素中的极值PGY_Bz，判定极值PGY_Bz是否小于0，如果是则乘以-1，得到Y方向正峰值矩阵CY；

步骤三，判定X方向正峰值矩阵CX中每一个元素是否小于0，如果是则乘以0，得到X方向祛除背景矩阵DX；判定Y方向正峰值矩阵CY中每一个元素是否小于0，如果是则乘以0，得到Y方向祛除背景矩阵DY；