钢板缺陷磁旋阵成像检测方法及检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种钢板缺陷磁旋阵成像检测方法及检测装置，其中，方法包括：获取特性参数，并确定最佳激励频率；激发正弦交流磁场，并感应出交变的涡旋电流；采集被测钢板被检测区域附近的感应交变磁信号；对感应交变磁信号进行处理，并进行一阶差分变换操作，以得到变换后的差分信号；判断差分信号是否小于预设阈值，其中，如果是，则判定不存在缺陷，否则判定存在缺陷，则提取区域信号；将区域信号输入构建的神经网络模型进行缺陷逆向反演，以得到缺陷轮廓参数；根据缺陷轮廓参数绘制缺陷轮廓，实现成像。该方法可以采用同心环式磁旋阵检测阵列进行缺陷检测，从而实现钢板缺陷的高精度检测，提高检测的精确度，且提高缺陷成像效果。

Magnetic rotation array imaging detection method and device for steel plate defect

The invention discloses a plate defect magnetic rotation imaging detection method and apparatus, wherein, methods: obtaining the characteristic parameters, and to determine the optimal excitation frequency and excitation; sinusoidal alternating magnetic field induces eddy current alternating plates were measured; collecting the detection area of alternating magnetic induction signals for processing; alternating magnetic induction signal, and a first-order differential transform operation, to obtain the transformed differential signal; judging whether the differential signal is less than a preset threshold, which, if it is determined, no defects, or determine the existence of defects, to extract regional signals; the neural network model of regional signal input in order to get the inverse defects, defect contour parameters; defect contour drawing parameter according to the defect profile, the realization of image. The method can be used to detect defects by concentric ring magnetic array detection array, so as to achieve high-precision detection of steel plate defects, improve the accuracy of detection, and improve the defect imaging effect.

【技术实现步骤摘要】
钢板缺陷磁旋阵成像检测方法及检测装置
本专利技术涉及无损检测
，特别涉及一种钢板缺陷磁旋阵成像检测方法及检测装置。
技术介绍
在无损检测中，缺陷成像检测是对被测件进行安全评估的基础，随着无损检测技术的发展和工业安全检测标准的提高，对于被测件的缺陷检测灵敏度和成像精度要求越来越高，尤其是对于尺寸较小的缺陷检测，由于其常被完全覆盖于检测线圈内部，导致对其进行精确定位和准确量化成像尤其困难。传统的涡流检测采用检测线圈实现信号采集，获取的信号是整个线圈环内的信息累计结果，但是难以实现缺陷的量化与成像。具体地，现有部分检测方法采用单个或少数几个磁传感器芯片代替检测线圈实现缺陷信号检测，但由于传感器数量少，且芯片布置于激励线圈内部，其检测的依旧是线圈内的累计信息，仅能对缺陷进行简单的定量分析，由于所能获取检测信息量少，难以实现缺陷高精度成像。在相关技术中，如基于TMR磁场传感器阵列的涡流检测探头及其检测方法，其以四个矩形线圈作为激励源，采用九个磁场传感器构成的点阵和线阵进行缺陷检测，但矩形线圈的周向一致性差，磁场传感器所能获取的缺陷信息量少，且未提及所能达到的缺陷成像效果；又如基于k邻近算法的焊接缺陷巨磁电阻涡流检测方法，其采用一个矩形线圈和四个巨磁电阻传感器实现缺陷涡流检测，但仅能检测焊缝缺陷的有无，以及对焊缝类型进行分类，无法实现缺陷成像。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种钢板缺陷磁旋阵成像检测方法，该方法可以提高检测的精确度，且提高缺陷成像效果。本专利技术的另一个目的在于提出一种钢板缺陷磁旋阵成像检测装置。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种钢板缺陷磁旋阵成像检测方法，包括如下步骤：获取被测钢板的特性参数，所述特性参数包括钢板厚度、磁导率和电导率，并确定检测激励源的最佳激励频率；在涡旋式平面线圈中通入所述最佳激励频率的正弦交变电流，以激发正弦交流磁场，并在所述涡旋式平面线圈下方的所述被测钢板中感应出交变的涡旋电流；通过磁传感器阵列采集所述被测钢板被检测区域附近的感应交变磁信号；通过信号处理电路对所述感应交变磁信号进行放大、滤波、交直变换处理，并对处理后的感应交变磁信号进行一阶差分变换操作，以得到变换后的差分信号；判断所述差分信号是否小于预设阈值，其中，如果是，则判定不存在缺陷，继续进行下一检测区域的扫描，否则判定存在缺陷，则提取区域信号进行下一步缺陷分析；将提取的所述区域信号输入构建的神经网络模型进行缺陷逆向反演，以得到缺陷轮廓参数；根据所述缺陷轮廓参数绘制缺陷轮廓，实现成像。本专利技术实施例的钢板缺陷磁旋阵成像检测方法，结合了涡流检测无需耦合介质、激励方便、易于实现自动化，以及漏磁检测对被测试件清洁度要求低，采集信息量大，易于实现缺陷识别量化的优点，以涡流检测中的涡流线圈作为激励源，基于电磁感应原理和电流的磁效应原理，检测被测试件处的感应磁场变化信息，从而实现对缺陷的成像检测，通过同心环式磁旋阵检测阵列进行缺陷检测，从而实现钢板缺陷的高精度检测，提高检测的精确度，且提高缺陷成像效果。另外，根据本专利技术上述实施例的钢板缺陷磁旋阵成像检测方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述磁传感器阵列布置于所述被检测区域上方和所述涡旋式平面线圈下方，且所述磁传感器阵列布与激励线圈在所述被测钢板上方沿水平方向行进，并等间距扫描，且所述磁传感器阵列布置为周向一致且径向等间距的同心环式磁旋阵，其最外圈磁传感器环的直径不超过涡旋线圈的最大直径，其中，所述磁传感器阵列的磁传感器采集到的交变信号为二维磁信号，所述二维磁信号包括沿涡旋线圈行进方向的水平磁分量和垂直于涡旋线圈的垂直磁分量。其中，采用涡旋式平面线圈和周向一致的同心环式磁旋阵，使得检测激励装置可以旋转任意角度进行检测，保持较高的一致性和检测贴合度，避免了在检测过程中由于检测装置的移动而造成的偏转误差，并且由于检测部件与激励信号在检测平面中呈现的周向一致性，其在检测平面上的检测信号也具备周向一致特性，因此仅需要对垂直于涡旋线圈和沿涡旋线圈行进方向两个方向上的磁场信号分量进行检测，相比于现有的对磁场信号三个方向均进行检测分析的方法，本专利技术实施例在保证检测信号质量和检测信息量的前提下，有效降低了传感器数量和检测数据的冗余度。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述磁传感器阵列与所述信号处理电路均以圆形PCB(PrintedCircuitBoard，印刷电路板)板为载体，其中，所述所述圆形PCB板采用双面布线方式，下层布置所述磁传感器阵列，上层布置所述信号处理电路。其中，采用PCB板双面布线方式，将磁传感器阵列和信号处理电路合理布置于同一PCB板中，大大减少了两者间的出现连接，有效提高了磁传感器的集成度，简化了装置结构，提高了检测效率。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述交直变换处理采用均方根检测电路实现对正弦交流信号的均方根值检测，处理后的直流信号满足下述公式：其中，所述Signal_rms为所述直流信号，Signal_orignal为所述正弦交流信号，nT为一个信号周期内的采样点数；所述一阶差分变换操作满足下述公式：Signal_different＝Signal_rms(i+1)-Signal_rms(i)，其中，Signal_different为所述变换后的差分信号，Signal_rms(i+1)和Signal_rms(i)分别为同一检测通道的相邻扫描点。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：通过对已知轮廓缺陷的差分信号训练构建所述神经网络模型，其中，所述神经网络模型的输入为各通道的磁信号为所述变换后的差分信号，所述神经网络模型的输出为所述缺陷轮廓参数，其中，所述神经网络模型为BP(BackPropagation，误差反向传播)神经网络、RBF(RadicalBasisFunction，径向基)神经网络或小波基WBF神经网络。为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了一种钢板缺陷磁旋阵成像检测装置，包括：前处理模块，用于提前获取被测钢板的特性参数，所述特性参数包括钢板厚度、磁导率和电导率，并确定检测激励源的最佳激励频率；激励模块，用于在涡旋式平面线圈中通入所述最佳激励频率的正弦交变电流，以激发正弦交流磁场，并在所述涡旋式平面线圈下方的所述被测钢板中感应出交变的涡旋电流；采集模块，用于通过磁传感器阵列采集所述被测钢板被检测区域附近的感应交变磁信号；处理模块，用于通过信号处理电路对所述感应交变磁信号进行放大、滤波、交直变换处理，并对处理后的感应交变磁信号进行一阶差分变换操作，以得到变换后的差分信号；判断模块，用于判断所述差分信号是否小于预设阈值，其中，当小于所述预设阈值时，判定不存在缺陷，继续进行下一检测区域的扫描，否则判定存在缺陷，则提取区域信号进行下一步缺陷分析；成像模块，用于将提取的所述区域信号输入构建的神经网络模型进行缺陷逆向反演，以得到缺陷轮廓参数，并根据所述缺陷轮廓参数绘制缺陷轮廓，实现成像。本专利技术实施例的钢板缺陷磁旋阵成像检测装置，结合了涡流检测无需耦合介质、激励方便、易于实现自动化，以及漏磁检测对被测试件清洁度要求低，采集信息量大，易于实现缺陷识别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢板缺陷磁旋阵成像检测方法，其特征在于，包括如下步骤：获取被测钢板的特性参数，所述特性参数包括钢板厚度、磁导率和电导率，并确定检测激励源的最佳激励频率；在涡旋式平面线圈中通入所述最佳激励频率的正弦交变电流，以激发正弦交流磁场，并在所述涡旋式平面线圈下方的所述被测钢板中感应出交变的涡旋电流；通过磁传感器阵列采集所述被测钢板被检测区域附近的感应交变磁信号；通过信号处理电路对所述感应交变磁信号进行放大、滤波、交直变换处理，并对处理后的感应交变磁信号进行一阶差分变换操作，以得到变换后的差分信号；判断所述差分信号是否小于预设阈值，其中，如果是，则判定不存在缺陷，继续进行下一检测区域的扫描，否则判定存在缺陷，则提取区域信号进行下一步缺陷分析；将提取的所述区域信号输入构建的神经网络模型进行缺陷逆向反演，以得到缺陷轮廓参数；以及根据所述缺陷轮廓参数绘制缺陷轮廓，实现成像。

【技术特征摘要】
1.一种钢板缺陷磁旋阵成像检测方法，其特征在于，包括如下步骤：获取被测钢板的特性参数，所述特性参数包括钢板厚度、磁导率和电导率，并确定检测激励源的最佳激励频率；在涡旋式平面线圈中通入所述最佳激励频率的正弦交变电流，以激发正弦交流磁场，并在所述涡旋式平面线圈下方的所述被测钢板中感应出交变的涡旋电流；通过磁传感器阵列采集所述被测钢板被检测区域附近的感应交变磁信号；通过信号处理电路对所述感应交变磁信号进行放大、滤波、交直变换处理，并对处理后的感应交变磁信号进行一阶差分变换操作，以得到变换后的差分信号；判断所述差分信号是否小于预设阈值，其中，如果是，则判定不存在缺陷，继续进行下一检测区域的扫描，否则判定存在缺陷，则提取区域信号进行下一步缺陷分析；将提取的所述区域信号输入构建的神经网络模型进行缺陷逆向反演，以得到缺陷轮廓参数；以及根据所述缺陷轮廓参数绘制缺陷轮廓，实现成像。2.根据权利要求1所述的钢板缺陷磁旋阵成像检测方法，其特征在于，所述磁传感器阵列布置于所述被检测区域上方和所述涡旋式平面线圈下方，且所述磁传感器阵列布与激励线圈在所述被测钢板上方沿水平方向行进，并等间距扫描，且所述磁传感器阵列布置为周向一致且径向等间距的同心环式磁旋阵，其最外圈磁传感器环的直径不超过涡旋线圈的最大直径，其中，所述磁传感器阵列的磁传感器采集到的交变信号为二维磁信号，所述二维磁信号包括沿涡旋线圈行进方向的水平磁分量和垂直于涡旋线圈的垂直磁分量。3.根据权利要求2所述的钢板缺陷磁旋阵成像检测方法，其特征在于，所述磁传感器阵列与所述信号处理电路均以圆形PCB板为载体，其中，所述所述圆形PCB板采用双面布线方式，下层布置所述磁传感器阵列，上层布置所述信号处理电路。4.根据权利要求1所述的钢板缺陷磁旋阵成像检测方法，其特征在于，所述交直变换处理采用均方根检测电路实现对正弦交流信号的均方根值检测，处理后的直流信号满足下述公式：其中，所述Signal_rms为所述直流信号，Signal_orignal为所述正弦交流信号，nT为一个信号周期内的采样点数；所述一阶差分变换操作满足下述公式：Signal_different＝Signal_rms(i+1)-Signal_rms(i)，其中，Signal_different为所述变换后的差分信号，Signal_rms(i+1)和Signal_rms(i)分别为同一检测通道的相邻扫描点。5.根据权利要求1-4任一项所述的钢板缺陷磁旋阵成像检测方法，其特征在于，还包括：通过对已知轮廓缺陷的差分信号训练构建所述神经网络模型，其中，所述神经网络模型的输入为各通道的磁信号为所述变换后的差分信号，所述神经网络模型的输出为所述缺陷轮廓参数，其中，所述神经网络模型为误差反向传播BP神经网络、径向基RBF神经网络或小波基WBF神经网络。6.一种钢板缺陷磁旋阵成像检测装置，其特征在于，包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄松岭，彭丽莎，赵伟，王珅，龙跃，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11