[发明专利]交流电磁场裂纹可视化监测与评估方法

说明书

本发明公开了一种交流电磁场裂纹可视化监测与评估方法，涉及无损检测缺陷评估技术领域，包括：利用交流电磁场监测传感阵列在试件表面放置监测，实时获取试件表面Z方向磁场信号Bz矩阵A，将Z方向磁场信号Bz矩阵A进行线性插值并绘制强度图得到结构裂纹监测的可视化图像，求取信号质心得到裂纹的两个端点坐标(xa,ya)和(xb,yb)，进而计算得到裂纹长度，求取初始Z方向磁场信号Bz矩阵A₀的能量值E₀和信号增量矩阵C的能量值E_c，求取E_c与E₀的比值得到能量畸变率ΔE并与设定好的能量阈值N进行比较，若ΔEN，则裂纹已扩展，进一步的，若信号增量矩阵C中存在元素小于零，则裂纹为长度扩展，否则为深度扩展，最终实现结构裂纹的可视化监测与评估。

技术领域

本发明涉及无损检测缺陷评估技术领域，尤其涉及一种基于交流电磁场的结构裂纹可视化监测与评估方法。

背景技术

海洋结构物长期在海水环境中服役，由于海水腐蚀作用，结构表面很容易产生各类腐蚀缺陷。由于涂层覆盖、附着物堆积等因素，传统无损检测技术在水下结构物检测过程中需要在大面积清理附着物、彻底破坏涂层情况下对缺陷进行检测和评估，作业工序复杂，效率低下，结构表面清理和涂层修复成本高昂。

交流电磁场检测(Alternating Current Field Measurement-ACFM)技术是一种新兴电磁无损检测技术，主要用于导电材料表面裂纹检测，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。由于具有非接触测量、定量评估等优势，广泛应用于各类海洋结构物缺陷检测。现有ACFM技术依据特征信号Bx、Bz及蝶形图进行缺陷判定，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，特征信号Bx可对裂纹深度评估，特征信号Bz对裂纹长度评估。

传统ACFM检测方法利用信号幅值判定缺陷，无法实现裂纹在线实时监测，ACFM磁场图像仅适合缺陷扫查检测，无法实现结构裂纹可视化监测与实时定量分类，也即不能判定裂纹扩展类型，特别是海洋结构物缺陷在附着物和涂层掩盖下，现有ACFM技术难以实现在线评估。

因此，有必要提出一种准确性高、实时性好、能够实现海洋结构物附着物及涂层下裂纹可视化监测与评估，通过ACFM监测可在不祛除附着物和涂层情况下实现裂纹可视化监测与评估，为海洋结构物腐蚀缺陷的监测、评估及寿命预测提供精准数据支撑。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于交流电磁场的结构裂纹可视化监测与评估方法，实时呈现裂纹监测可视化图像，同时计算裂纹长度，并对裂纹是否扩展和裂纹扩展类型进行判定，为海洋结构物缺陷评估、寿命预测提供精准、实时数据支撑。

本发明提供了一种基于交流电磁场检测技术的结构裂纹可视化监测与评估方法，包括：

步骤一，通过激励线圈在试件表面产生均匀感应电流，感应电流引起空间磁场畸变，利用m行n列线圈组成的交流电磁场监测传感阵列置于试件表面，提取监测区域初时刻Z方向当前磁场信号Bz₀矩阵随着时间推移实时获取试件表面Z方向实时磁场信号Bz矩阵对矩阵A进行线性插值并绘制强度图，得到结构关键节点裂纹监测的可视化图像；

步骤二，求取矩阵A的最大元素位置(x1,y1)与次最大元素位置(x2,y2)，提取以(x1,y1)为中心的p×q个元素值及其位置作为a组数据，提取以(x2,y2)为中心的九个元素值及其位置作为b组数据；

步骤三，按照式和分别求取a组数据与b组数据的信号质心，xi为九个元素X坐标位置，yi为九个元素Y坐标位置，得到裂纹的两个端点坐标(xa,ya)和(xb,yb)，由两个端点坐标之间距离计算得到裂纹长度；