一种多频激励涡流场相位梯度谱无损检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种多频激励涡流场相位梯度谱无损检测方法及系统，所述方法首先获取被测物体在不同激励频率下的正弦激励电压信号和平面扫描路径各点处与所述正弦激励电压信号对应的感应电压信号；其次利用数字相敏解调技术，对所述感应电压信号进行解调，获得相位值；然后将不同激励频率下的相位值做梯度变换，获得平面内沿X轴位置方向的相位梯度；最后根据不同激励频率下的沿X轴位置方向的相位梯度确定被测物体缺陷所在位置。本发明专利技术从二维的角度出发，利用相位梯度识别出缺陷在被测样件中所处的位置，相比于一维角度出发，进一步提高了识别的准确度。

A nondestructive testing method and system for phase gradient spectrum of multi frequency excited eddy current field

【技术实现步骤摘要】
一种多频激励涡流场相位梯度谱无损检测方法及系统
本专利技术涉及无损检测
，特别是涉及一种多频激励涡流场相位梯度谱无损检测方法及系统。
技术介绍
由于电磁场属于软场，电磁涡流检测方法对被测环境及被测物体边界条件都非常敏感。因此，优化设计线圈几何结构及激励-测量策略一直是电磁涡流检测的研究重点。现有电磁涡流检测方法中以相位梯度作为检测信号特征量的多是从一维角度测量缺陷，不能准确识别出缺陷所在的位置。如何克服上述问题，如何寻找一种从二维的角度出发能够准确的识别出缺陷在被测样件中所处的位置成为本领域亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多频激励涡流场相位梯度谱无损检测方法及系统，能够准确的识别出缺陷在被测样件中所处的位置。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种多频激励涡流场相位梯度谱无损检测方法，所述方法包括：获取被测物体在不同激励频率下的正弦激励电压信号；获取平面扫描路径各点处与所述正弦激励电压信号对应的感应电压信号；利用数字相敏解调技术，对所述感应电压信号进行解调，获得相位值；将不同激励频率下的相位值做梯度变换，获得平面内沿X轴位置方向的相位梯度；根据不同激励频率下的沿X轴位置方向的相位梯度确定被测物体缺陷所在位置。可选的，所述相位值公式为：其中，φ为相位值，I为感应电压信号实部，R为感应电压信号虚部，r(n)为正弦激励电压信号，i(n)为余弦激励电压信号，Vx(n)为理想的感应电压信号；K为感应电压信号与激励电压信号模值的变化量，φ为感应电压信号与激励电压信号相角的变化量；n＝0:N-1，N为单个周期内采样点数。可选的，平面内沿X轴位置方向的相位梯度的计算公式为：其中，gx(x,y)为沿X轴位置方向的相位梯度，相位值数据为二维数组i＝1,2,…p，j＝1,2,…q，i和j分别代表X轴方向和Y轴方向的不同位置。可选的，所述根据不同激励频率下的沿X轴位置方向的相位梯度确定被测物体缺陷所在位置，具体包括：使用2维灰度填充等高线图进行绘制不同激励频率下的沿X轴位置方向的相位梯度，获得相位梯度图；根据所述相位梯度图确定被测物体缺陷所在位置。本专利技术还提供一种多频激励涡流场相位梯度谱无损检测系统，所述系统包括：直接数字式频率合成器DDS，用于生成不同激励频率下的正弦激励电压信号；检测探头，与所述DDS连接，用于根据所述正弦激励电压信号检测被测物体，获得感应电压信号；工控机，分别与所述检测探头和所述DDS连接，用于接收所述正弦激励电压信号和所述感应电压信号，并根据上述方法确定被测物体缺陷所在位置。可选的，所述系统还包括：采集卡，分别与所述检测探头、所述DDS和所述工控机连接，用于采集所述正弦激励电压信号和所述感应电压信号，并发送至所述工控机。可选的，所述系统还包括：V/I转换器，分别与所述DDS和所述检测探头连接，用于将所述DDS生成所述正弦激励电压信号转换成正弦激励电流信号，并发送至所述检测探头，以使所述检测探头根据所述正弦激励电流信号检测被测物体，获得感应电压信号；线性电源，分别与所述V/I转换器和所述检测探头连接，用于给所述V/I转换器和所述检测探头提供电能。可选的，所述系统还包括：三轴扫描平台，分别与所述工控机和所述检测探头连接，用于根据所述工控机发送的控制指令带动所述检测探头在铝板上按预定的扫描路径检测被测物体。可选的，所述检测探头包括：涡流传感器，与所述V/I转换器连接，用于根据所述正弦激励电流信号检测被测物体，获得感应电压信号；放大电路，分别与所述涡流传感器和采集卡连接，用于放大感应电压信号。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术公开一种多频激励涡流场相位梯度谱无损检测方法及系统，所述方法首先获取被测物体在不同激励频率下的正弦激励电压信号和平面扫描路径各点处与所述正弦激励电压信号对应的感应电压信号；其次利用数字相敏解调技术，对所述感应电压信号进行解调，获得相位值；然后将不同激励频率下的相位值做梯度变换，获得平面内沿X轴位置方向的相位梯度；最后根据不同激励频率下的沿X轴位置方向的相位梯度确定被测物体缺陷所在位置。本专利技术从二维的角度出发，利用相位梯度识别出缺陷在被测样件中所处的位置，相比于一维角度出发，进一步提高了识别的准确度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例多频激励涡流场相位梯度谱无损检测方法流程图；图2为本专利技术实施例多频激励涡流场相位梯度谱无损检测系统结构图；图3为本专利技术实施例涡流传感器结构示意图；图4为本专利技术实施例平面扫描路径示意图；图5为本专利技术实施例激励频率为1Hz时沿X轴位置方向相位梯度图；图6为本专利技术实施例激励频率为2Hz时沿X轴位置方向相位梯度图；图7为本专利技术实施例激励频率为3Hz时沿X轴位置方向相位梯度图；其中，1、DDS，2、检测探头，3、工控机，4、采集卡，5、V/I转换器，6、线性电源，7、三轴扫描平台。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种多频激励涡流场相位梯度谱无损检测方法及系统，能够准确的识别出缺陷在被测样件中所处的位置。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术实施例多频激励涡流场相位梯度谱无损检测方法流程图，如图1所示，本专利技术提供一种多频激励涡流场相位梯度谱无损检测方法，所述方法包括：步骤S1：获取被测物体在不同激励频率下的正弦激励电压信号；步骤S2：获取平面扫描路径各点处与所述正弦激励电压信号对应的感应电压信号；步骤S3：利用数字相敏解调技术，对所述感应电压信号进行解调，获得相位值；所述相位值公式为：其中，φ为相位值，I为感应电压信号实部，R为感应电压信号虚部，r(n)为正弦激励电压信号，i(n)为余弦激励电压信号，Vx(n)为理想的感应电压信号；K为感应电压信号与激励电压信号模值的变化量，φ为感应电压信号与激励电压信号相角的变化量；n＝0:N-1，N为单个周期内采样点数。步骤S4：将不同激励频率下的相位值做梯度变换，获得平面内沿X轴位置方向的相位梯度，具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多频激励涡流场相位梯度谱无损检测方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取被测物体在不同激励频率下的正弦激励电压信号；/n获取平面扫描路径各点处与所述正弦激励电压信号对应的感应电压信号；/n利用数字相敏解调技术，对所述感应电压信号进行解调，获得相位值；/n将不同激励频率下的相位值做梯度变换，获得平面内沿X轴位置方向的相位梯度；/n根据不同激励频率下的沿X轴位置方向的相位梯度确定被测物体缺陷所在位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种多频激励涡流场相位梯度谱无损检测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取被测物体在不同激励频率下的正弦激励电压信号；
获取平面扫描路径各点处与所述正弦激励电压信号对应的感应电压信号；
利用数字相敏解调技术，对所述感应电压信号进行解调，获得相位值；
将不同激励频率下的相位值做梯度变换，获得平面内沿X轴位置方向的相位梯度；
根据不同激励频率下的沿X轴位置方向的相位梯度确定被测物体缺陷所在位置。


2.根据权利要求1所述多频激励涡流场相位梯度谱无损检测方法，其特征在于，所述相位值公式为：



其中，φ为相位值，I为感应电压信号实部，R为感应电压信号虚部，r(n)为正弦激励电压信号，i(n)为余弦激励电压信号，Vx(n)为理想的感应电压信号；K为感应电压信号与激励电压信号模值的变化量，φ为感应电压信号与激励电压信号相角的变化量；n＝0:N-1，N为单个周期内采样点数。


3.根据权利要求1所述多频激励涡流场相位梯度谱无损检测方法，其特征在于，平面内沿X轴位置方向的相位梯度的计算公式为：



其中，gx(x,y)为沿X轴位置方向的相位梯度，相位值数据为二维数组i和j分别代表X轴方向和Y轴方向的不同位置。


4.根据权利要求1所述多频激励涡流场相位梯度谱无损检测方法，其特征在于，所述根据不同激励频率下的沿X轴位置方向的相位梯度确定被测物体缺陷所在位置，具体包括：
使用2维灰度填充等高线图进行绘制不同激励频率下的沿X轴位置方向的相位梯度，获得相位梯度图；
根据所述相位梯度图确定被测物体缺陷所在位置。


5.一种多频激励涡流场相位梯度谱无损检测系统，其特征在于，所述系统包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：张荣华，高鹏程，史可宇，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12