一种基于电磁声效应的检测成像方法技术

本发明专利技术公开一种基于电磁声效应的检测成像方法。首先，将涡流线圈平行置于被测材料表面，并在涡流线圈上方设置偏置磁场，再在涡流线圈中通以激励电流，从而在被测材料表面感生出涡流。该涡流在偏置磁场作用下产生洛伦兹作用力，引发被测区域内的质点振动，并以超声波的形式向外扩散。然后，利用超声探头拾取扩散出来的超声波，传至计算机系统处理得到对应的质点振幅。最后，由

【技术实现步骤摘要】
一种基于电磁声效应的检测成像方法
本专利技术涉及一种基于电磁声效应的检测成像方法，特别涉及一种针对非铁磁性导体基于电磁声效应的检测成像方法，属于无损检测领域。
技术介绍
随着中国工业技术的大力发展，保障运输安全、减少设备运行事故必将成为热点问题。无损检测技术是工业设计、制造和运行过程中的核心支撑技术，对保障设备运行安全有着无法替代的作用。常规的无损检测方法主要有超声检测法、射线检测法、磁粉检测法、渗透检测法以及涡流检测法。其中，涡流检测法具有无需耦合剂，检测速度快且灵敏度高等优点。因此，涡流检测法被广泛应用于航空器及其发动机的安全性检测，石油化工领域的金属管道在役检测以及各种金属管、棒、板材的在线探伤。为了精确的掌握缺陷的大小、位置、形状等信息，需要实现涡流检测的可视化。涡流检测可视化成像方法主要有：涡流阻抗扫描成像、涡流阵列成像、涡流热成像等技术手段。中国专利CN109884182A公开一种涡流C扫描成像检测方法，该方法通过采集缺陷对比试块的阻抗变化波形，利用扫描装置控制传感器的空间位置，将阻抗变化与空间位置信息结合，得到受检区域的图像。但是，由于该方法主要是通过机械扫描实现，系统体积大、速度慢，难以满足运输设备常规检测维护的需要。中国专利CN109975395A公开一种涡流检测信号图形成像方法，该方法利用阵列化探头采集涡流信号，有效提高检测速度和效率，从而实现较大面积的快速检测需要。但是由于每个探头需要独立的信号检测通道，因此该方法成像分辨率受到涡流探头体积及通道数的限制，成像精度通常在几十像素左右。中国专利CN110376249A公开一种电涡流热成像检测方法及装置，该方法通过对待测物件进行电磁感应加热，获取待测物件的热成像图像，实现了快速检测，广泛应用于压缩机叶片、低压涡轮叶片等金属和复合材料的缺陷探测。但是，该方法对于闭合性裂纹的发现能力有限，特别是使用合金复合层压板的外蒙皮，外层复合材料易受背景热辐射的干扰，对内部发出的红外光线也有阻碍影响。上述方法都能够实现涡流检测的可视化，但是均有一定的局限性，主要存在两方面的不足。第一，通过扫描的方式成像会增加检测时间，降低检测效率；第二，检测易受外界条件干扰，成像精度不高。因此，本专利技术中提出通过涡流与偏置磁场引发被测材料质点振动，并且根据质点振动幅度对被测区域进行成像的技术。该技术无需复杂的处理步骤，即可对缺陷进行定性定量分析。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之不足，提供一种基于电磁声效应的检测成像方法。该方法主要用于针对非铁磁性导体的无损检测。本专利技术的目的是这样实现的，一种基于电磁声效应的检测成像方法，其特征在于：包括如下步骤步骤1)：将涡流线圈以提离值平行置于被测材料表面，涡流线圈覆盖区域为被测区域；再在涡流线圈上方设置偏置磁场，偏置磁场方向与被测材料表面垂直或近似垂直；然后沿被测区域四周并以另一提离值布置有个超声探头，利用超声探头4有效拾取非铁磁性导体8内部的超声波；步骤2)：在涡流线圈中通以激励电流，从而在被测区域感生出交变涡流；被测区域中所存在的缺陷将改变涡流密度，缺陷处的涡流密度较小；该交变涡流在偏置磁场作用下在被测区域产生洛伦兹作用力，并引发被测区域内的质点振动；该质点振动与质点处涡流密度正相关；该振动以超声波的形式向被测区域外扩散；步骤3)：用个超声探头拾取扩散出来的路超声波信号，超声波信号记为，，并将上述路超声波信号预处理后，传递至计算机系统处理；步骤4)：在计算机系统中，由第个超声探头的超声波信号，得到在被测区域内，该超声波所对应的质点振动幅度；步骤5)：由路超声波信号，，就可以获得组质点振动幅度的数据；以被测区域质点的位置对应为像素点的位置，以质点振幅对应为像素点的亮度或色度，从而构建被测区域质点振幅的二维图像并在显示设备中进行显示；步骤6)：观察步骤5）中质点振幅的二维图像，若存在亮度或色度明显区别于背景的局部区域，则说明该局部区域的涡流密度异常，则判断存在缺陷。所述的一种基于电磁声效应的检测成像方法，其特征在于：在步骤1)中，所述的涡流线圈的形状为扁平线圈，其提离值取0.1mm到10mm之间；所述的被测材料为纯铝板，选取非铁磁性导体；所述的偏置磁场由钕铁硼等永磁体产生或由电磁铁产生；所述的超声探头能有效拾取被测材料的超声波，数量为个，个为2个以上,其提离值取0.1mm到5mm之间。所述的一种基于电磁声效应的检测成像方法，其特征在于：在步骤2)中，所述的激励电流的形式为1个周期以上的脉冲电流。所述的一种基于电磁声效应的检测成像方法，其特征在于：在步骤3)中，所述的超声波信号预处理是经过滤波放大提取超声波信号中的主频段信号后，再通过数据采集卡转换为数字量。具体地说，本专利技术采用的技术方案，包括以下步骤：步骤1)：将涡流线圈以提离值平行置于被测材料的表面，这里被测材料为非铁磁性导体，涡流线圈形状上为扁平线圈，提离值取0.1mm到10mm之间，以在非铁磁性导体的表面内产生一定强度的涡流为目标。在涡流线圈上方再设置一个偏置磁场，偏置磁场的方向与被测材料表面垂直或近似垂直。该偏置磁场为静磁场，可以由钕铁硼等永磁体产生，也可以由电磁铁产生。在被测材料表面被涡流线圈覆盖区域称为被测区域，沿被测区域四周布置有多个超声探头，提离值取0.1mm到5mm之间。设置超声探头的目的是能有效拾取被测材料内部的超声波，超声探头的数量记为，至少需要2个及以上。超声探头数量越多，获取的超声波信息也越多，有利于提高检测和成像的精度。步骤2)：在涡流线圈中通以激励电流，该激励电流的形式为1个周期以上的脉冲电流。脉冲电流是一种高频的、瞬时的交变电流，从而在非铁磁性导体的被测区域感生出瞬时的且分布较均匀的交变涡流。该交变涡流可用于实现涡流检测。若被测区域中所存在的缺陷，分布均匀的交变涡流被迫绕过缺陷，从而改变了缺陷附近区域的涡流密度。该交变涡流受到偏置磁场作用，则在被测区域内产生交变的洛伦兹作用力。该洛伦兹作用力的作用方向沿被测材料表面。受到交变的洛伦兹作用力的作用，被测区域内的质点会产生振动，该质点振动的幅度与质点处涡流密度正相关，即质点处的涡流密度越大，质点的振动幅度也越大。由于涡流被迫绕过缺陷，因此缺陷处的质点的振动幅度将明显小于无缺陷处。质点的振动将以超声波的形式向被测区域外扩散。步骤3)：用个超声探头拾取扩散出来的超声波，并将超声波与时间信息相关联，记为，。再将上述路超声波信号进行滤波放大后，即提取超声波信号中的主频段信号，通过数据采集卡转换为数字量，并传递至计算机系统处理。步骤4)：超声波信号是时域信号，该信号在时刻的强度与被测区域中对应质点的振动幅度正相关，即超声波信号在时刻的强度越大，对应质点振动幅度越大，反之亦然。因此，在计算机系统中，根据第个超声探头的超声波信号，可得到在被测区域内，该超声波所对应的1组质点振动幅度。步骤5)：由个超声波信号，就可以获得组质点振动幅度的数据。以被测区域质点的位置对应为像素点的位置，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电磁声效应的检测成像方法，其特征在于：包括如下步骤/n步骤1)：将涡流线圈以提离值

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁声效应的检测成像方法，其特征在于：包括如下步骤
步骤1)：将涡流线圈以提离值平行置于被测材料表面，涡流线圈覆盖区域为被测区域；再在涡流线圈上方设置偏置磁场，偏置磁场方向与被测材料表面垂直或近似垂直；然后沿被测区域四周并以另一提离值布置有个超声探头，利用超声探头4有效拾取非铁磁性导体8内部的超声波；
步骤2)：在涡流线圈中通以激励电流，从而在被测区域感生出交变涡流；被测区域中所存在的缺陷将改变涡流密度，缺陷处的涡流密度较小；该交变涡流在偏置磁场作用下在被测区域产生洛伦兹作用力，并引发被测区域内的质点振动；该质点振动与质点处涡流密度正相关；该振动以超声波的形式向被测区域外扩散；
步骤3)：用个超声探头拾取扩散出来的路超声波信号，超声波信号记为，，并将上述路超声波信号预处理后，传递至计算机系统处理；
步骤4)：在计算机系统中，由第个超声探头的超声波信号，得到在被测区域内，该超声波所对应的质点振动幅度；
步骤5)：由路超声波信号，，就可以获得组质点振动幅度的数据；以被测区域质点的位置对应为像素点的位置，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴德会，杨嘉欣，王晓红，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35