[发明专利]基于交错式探头和脉冲涡流的缺陷深度检测装置及方法

说明书

本发明提出了一种基于交错式探头和脉冲涡流的缺陷深度检测装置及方法，通过信号发生器产生周期性脉冲信号经放大后施加到交错式探头单元的激励线圈两端，交错式探头单元的检测线圈用于检测被测试件表面的磁场信号，并将其转化为电压信号输出至信号调理单元对信号进行滤波、放大后输出至A/D转换单元，转换后的采样数据输入基于时频域的特征向量提取单元提取时域、幅频域、相频域的特征向量，最后将其输入基于随机森林的缺陷深度检测单元输出缺陷深度信息，激励线圈和检测线圈交错排列减小了漏检区域，抑制线圈之间的互感影响，提高了信噪比，通过对数字信号进行特征向量提取，增加了缺陷检测的鲁棒性，减小了干扰磁场的影响。

技术领域

本技术涉及设计技术领域，具体涉及一种基于交错式探头和脉冲涡流的缺陷深度检测装置及方法。

背景技术

目前我国的经济建设中，管道运输有着关键的作用，但是管道往往铺设在环境恶劣的条件下，很多条件并不适合人工作业，因此对管道的无损缺陷检测非常重要。脉冲涡流的缺陷深度检测可实现比单频涡流更高效的，更准确的扫描检测，且不存在对某深度的缺陷和裂纹的“盲视”问题。但是目前的脉冲涡流探头总是易于受到干扰信号的影响，且单线圈容易漏检，丢失缺陷信号，因此采用新型的结构变得尤为必要，在脉冲涡流缺陷深度检测中，传统的时域分析不能完全评估缺陷尺寸，因此对信号进行幅频域和相频域的分析有着非常重要的意义。

发明内容

为解决上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种基于交错式探头和脉冲涡流的缺陷深度检测装置及方法，该装置采用一种交错式探头单元，激励线圈和检测线圈交错排列，减小了漏检区域，交错式结构还可以抑制线圈之间的互感影响，提高了信噪比。

一种基于交错式探头和脉冲涡流的缺陷深度检测装置，包括信号发生器、功率放大单元、交错式探头单元、信号调理单元、A/D转换单元、FPGA(Field Programmable GateArray)中央处理单元，所述交错式探头单元包括激励线圈和检测线圈两部分；

首先信号发生器的输出端与功率放大单元的输入端导线相连，然后功率放大单元的输出端与交错式探头单元的激励线圈导线相连，信号发生器生成的周期性脉冲信号经过功率放大单元放大处理之后输入给交错式探头单元的激励线圈，用于驱动交错式探头单元的激励线圈产生检测被测金属试件时所需的交变磁场，其次交错式探头单元的检测线圈与信号调理单元的输入端导线相连，信号调理单元的输出端与A/D转换单元的输入端导线相连，交错式探头单元输出的电压信号依次经过信号调理单元和A/D转换单元后将电压信号转化为数字信号，最后A/D转换单元的输出端与FPGA中央处理单元导线相连，将数字信号输入给FPGA中央处理单元生成被测金属试件表面缺陷的深度信号；

所述信号发生器用于产生一定占空比的周期性脉冲信号；

所述功率放大单元用于对周期性脉冲信号放大；

所述交错式探头单元用于产生检测被测金属试件表面的磁场信号，并将所述磁场信号转换为电压信号；

所述信号调理单元用于对交错式探头单元输出的电压信号进行滤波、放大；

所述A/D转换单元用于将信号调理单元处理后的电压信号进行模数转换；

所述FPGA中央处理单元用于将A/D转换单元输出的数字信号进行处理，并输出被测金属试件表面缺陷的深度信号。

所述交错式探头单元由激励线圈和检测线圈组成，所述激励线圈用于产生检测被测金属试件表面的磁场信号，所述检测线圈用于将所述磁场信号转换为电压信号，经功率放大单元放大后的周期性脉冲信号在激励线圈中产生交变磁场，施加到被测金属试件上，检测线圈检测被测金属试件上方的磁场信号，并将所述磁场信号转化为电压信号，所述激励线圈由3个参数相同的线圈组成，呈品字形排列，所述交错式探头单元的检测线圈由3个参数相同的线圈组成，并且每个检测线圈都放在激励线圈内部，采用同轴方式，具体表述为：