在涡流检验系统中用于纵向缺陷检验的方法和算法技术方案

本发明专利技术涉及在涡流检验系统中用于纵向缺陷检验的方法和算法。一种数据处理算法的集合，当一起使用时，适于取代涡流检验系统中的高通滤波器阶段，并且提供了一种系统，该系统被优化成检验测试件中平行于扫描轴的细长缺陷。该算法利用数学技术来消除测试件之间的基线阻抗偏移，在扫描期间校正偏移漂流，并允许仅使用一组质量未知的测试件来平衡系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及采用涡流技术的部件检验，并且更具体地，涉及处理来 自涡流探头阵列的信号。技术背景在整个说明书中，对相关技术的任何描述绝对不应当视为承认这种 技术为广泛公知的，或者形成了该领域公知常识的 一部分。涡流检-睑(inspection)通常用于4企测诸如管或钢坯的所制造的部 件中的缺陷。 一般被称为涡流探头的检验线圈被定位成靠近要检验的工 件，并且采用高频交变电流来驱动，该交变电流又在测试件(test piece) 表面附近产生交变磁场。该磁场在测试件的导电表面中感应(induce) 涡流，该涡流;故涡流纟罙头感应并测量。如果缺陷或者i艮疯存在于测试件 的表面上，涡流的流动将被改变，并且该变化将很容易被涡流探头检测 到。这些电流变化的幅度和位置随后可以被分析并记录，例如，通过测 试人员的目视检查或者通过自动报警算法处理，以确定缺陷或者瑕疵的 尺寸和位置。涡流阵列系统包括多个检验线圈，布置这些线圈使得有助 于特定的检验任务。单元件和阵列探头涡流检验系统两者都要求探头在扫描前达到平 衡，以确保缺陷检测和尺寸估计是准确的。某些不可避免的变化，诸如 精确的探头放置，线圈组件之间的制造差异或者环境变量，使得不可能 对于给定表面预测涡流探头中的 一个或多个线圏感测的准确阻抗读数。 平^f是一种过程，通过该过程涡流探头中的每一线圏的参考读数被测量 并记录。然后从每一线圏感测的所有的随后测量中减去该参考值，将每 一阻抗读数的基线或者零点拉至零。使涡流探头中线圈平衡的问题复杂化的原因是测试件中逐单元地 发生改变。诸如冶金差异或几何变化的某些因素将影响每一测试件的阻 抗，并且因此导致对于相同的磁场产生不同的涡流。结果，基线测量将 随测试件而偏移。这对于精确检测缺陷并测定其大小是有问题的。涉及涡流系统中探头平衡的第二个复杂性是通常称为基线漂移的 问题。在这种情况下，例如，沿着单个测试件的扫描^各径的冶金、几何 或者温度的变化导致探头中的每个涡流线圈看到的基线阻抗读数在阻许公差内，它们可能限制涡流检验系统的灵敏度并妨碍小缺陷的检测。 在现有技术系统中，由测试件变化以及基线漂移引起的这些基线位移利用高通滤波器来消除，该滤波器将消除所测量的涡流信号的DC分量，因此将测试件的零点移动到零，而不管测试件的内在阻抗，并且仅 仅通过被测的涡流信号中的波动，该波动相应于缺陷或者瑕疵。高通滤 波器的使用是解决这些问题的一种有效方案，但是它也引入了重大的局 限性。虽然测量的涡流信号中的简短的波动将通过高通滤波器而相对不 发生改变的，相当长的缺陷，诸如可能存在于钢管或钢条上的那些缺陷， 将无疑被扭曲。这可能影响准确度，并且在一些情况下，甚至影响缺陷 或者瑕疯本身的检测。此外，不论数字实施或者在模拟电路中实施，具 有低到足以使用的截止频率的高通滤波器将需要相当多的的资源和/或 处理时间。在美国专利号4218651提出的方法中公开了这样一种方法，其利用 固定在测试头内的至少 一个涡流探头，这允许一个探头或多个探头围绕 测试件旋转。该技术及其变形已经成为标准操作规程，并且对于本领 域的技术人员而言应当是公知的。利用这种方法，与测试件的纵轴平行 的缺陷将被可靠测量，即使采用高通滤波器来处理原始的测量数据。然 而，这种方法总是要求复杂的机械装置，这将增加成本并降低测试系统 的可靠性并且大大限制检测单元的速度。此外，这种方法仅仅对于圆柱 形测试件是有用的。其它有关的以及
技术介绍
可以在美国专利号3152302, 4203069, 3906357， 4673879, 4965519和5371462中找到。上述专利的内容在此 引入以供参考。因此，有利的是提供一种处理来自涡流阵列的信号的方法，其消除 了测试件之间的不同基线阻抗以及基线漂移的影响，同时不使实际的缺 陷数据失真。而且，如果该方法在机械上可简单实施并且有益于高扫描 速率，则是有利的。如果该新方法可应用到具有除了圓形的诸如但不局 限于椭圆形、矩形以及六边形的几何形状的横截面的条状物上，则其也 是有利的。如果该新方法可以不使用过度的系统资源或处理时间而被实 施，则其也是有利的。
技术实现思路
本公开的目的是克服与现有技术相关的问题。本公开是通过将典型 的现有技术中的涡流阵列系统的高通滤波器用被设计成迭代地消除测 试件之间的正常阻抗基线位移而不使缺陷读数失真的处理算法的系统 代替而实现上述目的。 一起使用时，下面描述的三种算法用于消除涡流 探头感测的基线偏移，同时仍然允许准确地测量纵向缺陷--沿平行于扫 描方向的测试件的表面延伸的缺陷。这三种算法的笫一种是均值分析校正(MVAC)算法，用于减小由不 同测试件的整体平均阻抗位移弓1起的基线偏移的范围，并且仅仅当使用 涡流阵列探头时该算法是有用的。MVAC算法将涡流阵列中每一元件测量 的阻抗值进行平均——排除了那些位于设定范围之外的可能代表合理 缺陷或瑕疯的测量——并且使来自每一元件的原始数据读数位移该平 均阻抗值。在本公开的优选实施例中，该平均阻抗值对于每个测试件计 算一次，并且测试件上的所有随后测量都位移该数值。通过这种方式， 将进行粗略的调整，以将涡流阵列探头中每一元件所感测的基线阻抗移 动到更靠近阻抗平面内的零点，从而大大减小测试件之间潜在基线位 移。第二种偏移校正算法为有限初始值校正(LIVC)算法，其专门用于 减小涡流阵列探头中的每一元件所感测的阻抗读数的分散性。和MVAC 算法不同，LIVC算法对于单元件和涡流阵列探头都是有用的。LIVC算 法利用一对操作者定义的平移因子，以便将阻抗读数位移到更靠近阻抗 平面中的零点。在本专利技术的优选实施例中，LIVC算法对每个测试件运行 一次，并且为涡流探头阵列中的每一元件定义一对平移参数 (translation parameter )。这些平移参数然后^皮用于调节测试件的所 有随后测量。第三种算法为有界迭代偏移校正(BIOC)算法，该算法专门用于对 抗基线漂移。B10C算法利用固定数值的步长迭代地将来自每次测量的阻 抗读数朝向阻抗平面中的零点调节。这些调节步长的数值称为斜率值， 由测试员根据测试条件进行设定，并且通常被选择为预期基线漂移的平 均斜率的两倍。每当读数的幅度位于预设阈值的边界之外时，通过暂停 迭代调节将缺陷测量保存在BIOC算法冲。该阈值由测试员根据测试条 件来设定，并且通常被设置为刚好低于报警门限(alarmgate)的数值。 如同LIVC算法一样，BIOC算法可以用于单元件以及阵列探头系统。本公开也提供了 一系列涡流探头平衡或者归零算法，这些算法专门被设计成有助于本公开的方法。这些方法与BIOC、 MVAC和LIVC算法一 起提供了 一种全面的涡流检验系统，该系统优化用于检查平行于扫描轴 的细长缺陷，该细长缺陷在本公开中^皮称为纵向缺陷。因此，本公开的目的是提供一种用于处理和解释从涡流阵列探头检 验系统获取的数据的方法，该方法消除了基线偏移以及基线漂移的问 题，而不会损害对纵向缺陷的检测。本公开的另一目的是该方法在机才成上可简单地实施，并且不要求涡 流探头相对于测试件旋转。本公开的又一 目的是提供一种以有助于采用这些算法的系统的方 式来平tf涡流阵列探头的方法。在本公开的优选实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于消除测试系统中信号漂移的影响的方法，该方法不使用高通滤波器，该方法包括：　　　　仅仅当测量读数位于一定的阈值范围内时，以设定的恒定斜率值将信号漂移朝向基线校正，以放置阻碍缺陷分析。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B勒帕格，P瓦尚，
申请(专利权)人：奥林巴斯NDT公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]