1、 脉冲涡流技术的特点及优势
相较于传统的方式,脉冲涡流检测具备许多优势,具有广阔的发展前景和发展潜力,其优势和特点主要表现在如下方面[5]:
(1)传统涡流利用的是单一频率的正弦电流作为激励,而脉冲涡流我们可以自行选择,所以我们可以选择占空比较低的激励信号,在激励线圈中允许存在高电流而不会由于能量的持续耗散而损坏线圈,这就可以做到对线圈的保护。还可以使较大的瞬时功率作用于试件,让感应磁场的变化更加的明显,则瞬态感应电压的变化也更为明显[7]。94023
(2)脉冲涡流检测获得的是瞬态信号,它是在时域中进行数值分析的。由于产生的脉冲是由一列宽带频谱构成,可用于各种测量的有效信息也都在其中了,这也为材料的定量评价提供了重要的依据。
(3)由于是脉冲激励,根据自身的特点,我们可以通过起始时间和激励强度来控制脉冲;可以控制激励响应总是在激励脉冲已经通过且使检测系统不易受干扰时出现,等等。
(4)传统的涡流检测需要多个检测通道,脉冲涡流检测则不需要,这可以大大地降低检测控制系统的设备成本,有效地减小了系统代价,节约了工业成本。
(5)它具备无接触式检测和表面无需清理的优点,相对超声波检测和热成像检测等方式,它不需任何介质;而和射线法相比较,它又不需要放射源,对环境和人体本身都起到了保护的作用。
有优点肯定也会有不足,脉冲涡流检测技术自身也存在一定的局限性。从理论上来分析,检测金属材料电磁性能的变化肯定要比检测其物理性能更加的方便。但是,涡流检测技术开发的还不够彻底,最重要的原因肯就是获得的涡流信号具有很复杂的变量关系,不能够顺利的提取特征值;另一方面,提离效应对脉冲涡流检测技术的影响比较大,它会使信号畸变,导致我们对结果的误判,或者掩盖了一部分的信号。
脉冲涡流技术最先是外国的研究人员在研究无损检测相关技术时候提出来的,外国的学者对于脉冲涡流检测相关的研究主要有:
(1) DOOD通过对多层金属板上方空间的矢量磁位进行计算,然后再用格林函数求磁场微分方程的解,根据洛伦茨定律就可以得到空心线圈置于金属板上方的阻抗计算表达式,虽然在求解的过程中有一些函数的表达式的精确求解没有详细说明,但这也使我们对脉冲涡流信号的理论计算有了强大的理论基础。
(2)由于脉冲涡流信号比较容易受到提离效应的影响,为了减小影响,国外的学者提出了两种参考信号的方法来实现,取得了一定的效果。在金属损耗及亚表面裂槽检测过程中,Giguer等人为了克服提离效应的影响,开发并且使用了这种技术来减少提离效应。
(3)根据脉冲涡流检测的基本原理,ABB公司设计了一种脉冲涡流测厚仪,但是由于这项技术的负载程度相对而言比较高,所以需要进口得设备成本也是相当的高,这就使得国内的大部分企业在进行金属测厚等设备研究时产生了顾虑,不能够使项技术得到更好的应用。
3、 脉冲涡流技术国内研究现状
近些年来,国内在脉冲涡流测厚等相关的研究领域也取得了一些成果,具体表现在:
(1)更深入的研究了脉冲涡流检测的基本原理,主要有脉冲波形发生器的设计和垂直磁场检测电路的研究,通过了相应的理论和试验的验证。
(2)分析与研究了脉冲涡流工作点在飞机多层结构中的缺陷检测,通过研究不同的激励信号,对脉冲涡流磁场响应信号进行对比试验,尝试找出激励信号的最优选取的方法。