[发明专利]一种多频激励场阵列电磁无损检测金属表面裂纹的方法

摘要

一种多频激励场阵列电磁无损检测金属表面裂纹的方法，方法：1)在待测试件的中心位置处生成一个标准缺陷；2)将激励装置与待测试件连接，搭建检测模型；3)在线圈接受激励的同时进行分量的采集，提取出每个数据的检测信号，使用EMD进行经验模态分解，得到本征模函数信号；4)根据分量数据特征，实现裂纹缺陷的角度、轴向长度、周向长度以及径向长度的精准识别，进而换算出缺陷的实际尺寸；本发明使用缠绕着通电矩形线圈的U型磁轭对待检构件磁化激发出缺陷漏磁场，实现缺陷上方磁场扰动的信号采集，并对金属表面缺陷进行检测与识别，提高检测结果的可靠性，对于缺陷形状较复杂试件的电磁无损检测具有较强的使用价值。

主权项

1.一种多频激励场阵列电磁无损检测金属表面裂纹的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1：在待测试件的中心位置处生成一个长10mm、宽4mm、深3mm、与轴向方向夹角为45°的长方体标准缺陷；步骤2：将激励装置与待测试件连接，在激励线圈中施加激励信号，搭建检测模型，磁轭的中心与缺陷的中心处于相同的水平坐标；步骤3：在线圈接受激励的同时，在采集点处开始进行径向分量与轴向分量的采集，扰动磁场信号采集完成后，提取出每个数据采集位置中轴向分量、径向分量的10*T(激励周期)长度的检测信号，使用EMD对每个数据采集点的轴向分量与径向分量分别进行经验模态分解，得到本征模函数信号；步骤4：根据每组轴向分量数据以及径向分量的数据特征，实现裂纹缺陷的角度、轴向长度、周向长度以及径向长度的精准识别：取t0为第一次励磁最大时刻，分别将每点采集的数据分解得到的IMF1、IMF2、IMF3信号的t0时刻点对应的数据，重组为两个n条由m个数据点构成的信号；(1)在IMF2信号下，根据n条轴向分量峰谷值的高度差识别缺陷的径向长度h：设n条径向分量的峰值分别为f1,f2,...,fn，谷值分别为g1,g2,...,gn，记录峰谷值差连续大于阈值m且小于阈值M的条数信息(第a1条至第a2条)，在阈值范围内的峰谷值差的平均数div与缺陷径向长度h的关系式为：div＝32.86h3‑18.33h2+8.47h+19.95；(2)在IMF2信号下，根据n条径向分量信号的峰谷值坐标点信息，识别裂纹缺陷倾斜角度θ：设第i条径向分量的峰值坐标为(xfi，yfi)，谷值坐标为(xgi，ygi)；令将n个(x_i，y_i)坐标点按照升序连成一条曲线，与(1)中的条数信息结合，取斜率计算得到缺陷的倾斜角度θ＝arctan(k)；(3)在IMF1信号下，根据n条径向分量信号的峰谷值的高度差连续大于阈值m1的信号条数的首末位置(第a3条至第a4条)和峰值的连续大于阈值m2的信号条数的首末位置(如第a5条至第a6条)，识别缺陷在周向长度length_d：取峰谷值的连续大于阈值的信号条数的周向长度D1＝(a4‑a3)*1.5和峰值的连续大于阈值的信号条数的周向长度D2＝(a6‑a5)*0.4，D1、D2与缺陷周向长度length_d的关系式为：length_d＝0.2618*D1+0.7382*D2；(4)在IMF3信号下，识别缺陷在轴向长度length_l：求得n条径向分量信号中峰谷值高度差最大的为第i条信号，设第i条径向分量的峰值坐标为(x_fi，y_fi)，谷值坐标为(x_gi，y_gi)，将第i条信号的峰谷值轴向坐标差length＝|x_fi‑x_gi|；根据n条轴向分量峰值分别为f₁,f₂,...,f_n，取其连续大于阈值m₃的起止条数条数信息(第a₇条至第a₈条)，各自取其峰值的70％位置所在的横坐标差若其方差低于阈值m_a，则取平均值否则，按各自的峰值做权重计算均值根据信号中峰谷值轴向坐标差和峰值平均值计算缺陷轴向长度length_l＝0.1094*length+0.8906*det_x；根据轴向长度计算缺陷的长L＝length_l*cosθ，根据周向长度计算缺陷的宽W＝length_d*sinθ，缺陷的深H＝h。