實驗(yan)名稱：脈沖(chong)渦流檢測(ce)實驗(yan)

　　研究方向：作(zuo)為無(wu)損檢(jian)(jian)測(ce)(ce)技術的(de)(de)一種，脈(mo)(mo)沖(chong)渦(wo)流(liu)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)技術建立(li)在(zai)電磁感應原理基(ji)礎上，用來檢(jian)(jian)測(ce)(ce)導電材料中的(de)(de)缺陷(xian)(xian)。脈(mo)(mo)沖(chong)渦(wo)流(liu)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)的(de)(de)原理與傳統(tong)渦(wo)流(liu)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)基(ji)本相(xiang)同(tong)，區別(bie)在(zai)于激勵(li)方式和信(xin)號(hao)分析方法的(de)(de)不同(tong)。在(zai)金(jin)(jin)屬(shu)舊結構(gou)件再(zai)制造檢(jian)(jian)測(ce)(ce)中，脈(mo)(mo)沖(chong)渦(wo)流(liu)起著十分重要的(de)(de)作(zuo)用。作(zuo)為金(jin)(jin)屬(shu)材料的(de)(de)缺陷(xian)(xian)，無(wu)論是存在(zai)于表面還是隱(yin)藏于內(nei)部都有可能造成難(nan)以估量(liang)的(de)(de)損失。金(jin)(jin)屬(shu)表面的(de)(de)缺陷(xian)(xian)相(xiang)對(dui)而(er)言比較容易發現，而(er)隱(yin)藏在(zai)金(jin)(jin)屬(shu)內(nei)部的(de)(de)缺陷(xian)(xian)卻難(nan)以發覺。

　　我(wo)國(guo)(guo)國(guo)(guo)防科(ke)技(ji)大(da)學對脈(mo)沖(chong)渦流檢測(ce)(ce)技(ji)術進行了深入的(de)(de)(de)研(yan)究，廣泛地將脈(mo)沖(chong)渦流檢測(ce)(ce)技(ji)術應用(yong)(yong)于金屬表(biao)面和(he)亞表(biao)面缺陷(xian)(xian)尺寸(cun)的(de)(de)(de)評估中，并且能(neng)夠準(zhun)確識別(bie)出同時存在的(de)(de)(de)不同類型的(de)(de)(de)缺陷(xian)(xian)。脈(mo)沖(chong)渦流檢測(ce)(ce)技(ji)術還被用(yong)(yong)于時域信號分(fen)析中，利用(yong)(yong)脈(mo)沖(chong)渦流檢測(ce)(ce)輸出信號來判(pan)斷裂(lie)(lie)紋寬度。國(guo)(guo)防科(ke)技(ji)大(da)學團(tuan)隊研(yan)究的(de)(de)(de)“頻譜分(fen)離點”分(fen)類方法，能(neng)夠通過(guo)頻譜信息檢測(ce)(ce)出裂(lie)(lie)紋的(de)(de)(de)種類，增強脈(mo)沖(chong)渦流檢測(ce)(ce)的(de)(de)(de)準(zhun)確度。本(ben)實驗通過(guo)分(fen)析脈(mo)沖(chong)渦流檢測(ce)(ce)方法所(suo)涉及(ji)的(de)(de)(de)基本(ben)原理(li)。利用(yong)(yong)仿真模型對比有缺陷(xian)(xian)和(he)無缺陷(xian)(xian)鋁板樣(yang)件對周圍磁場的(de)(de)(de)影響。分(fen)析鋁板內部缺陷(xian)(xian)尺寸(cun)和(he)位置的(de)(de)(de)變化對輸出信號產生的(de)(de)(de)影響，研(yan)究信號的(de)(de)(de)提取辦法和(he)處(chu)理(li)機制。

　　實(shi)驗(yan)目的：實(shi)現缺陷位(wei)置(zhi)與深度和檢測(ce)信(xin)號特征量(liang)之間對(dui)應關(guan)系的研究，為后續(xu)實(shi)驗(yan)做論證和鋪(pu)墊(dian)。

　　測試設備：功(gong)率放(fang)大器、信號(hao)發生器、數據采集(ji)卡、霍(huo)爾(er)傳感器、計算機、激勵線圈、被測樣品

　　實(shi)驗過程：脈沖渦(wo)流檢(jian)測系統的(de)組(zu)(zu)成(cheng)包(bao)含：硬(ying)件(jian)(jian)檢(jian)測平(ping)臺(tai)(tai)、數(shu)據(ju)(ju)分析(xi)軟(ruan)件(jian)(jian)平(ping)臺(tai)(tai)。硬(ying)件(jian)(jian)平(ping)臺(tai)(tai)可(ke)以(yi)實(shi)現信號(hao)(hao)的(de)發生、放大與采(cai)集(ji)，采(cai)集(ji)到的(de)信號(hao)(hao)可(ke)以(yi)反映出金(jin)屬缺陷的(de)情況；軟(ruan)件(jian)(jian)平(ping)臺(tai)(tai)主要(yao)完成(cheng)數(shu)據(ju)(ju)采(cai)集(ji)程序、檢(jian)測系統界面、數(shu)據(ju)(ju)分析(xi)與處理(li)過程。通過軟(ruan)件(jian)(jian)平(ping)臺(tai)(tai)實(shi)現特征量提(ti)取、實(shi)時顯示、數(shu)據(ju)(ju)存儲等(deng)功(gong)能。系統硬(ying)件(jian)(jian)由探頭及檢(jian)測裝置組(zu)(zu)成(cheng)，如圖(tu)1-1所示，該系統包(bao)含：信號(hao)(hao)發生器、功(gong)率(lv)放大器、信號(hao)(hao)調理(li)電(dian)路、數(shu)據(ju)(ju)采(cai)集(ji)卡(ka)以(yi)及計(ji)算機等(deng)。

　　在脈沖渦流(liu)檢(jian)測實(shi)驗中(zhong)，波形發生(sheng)(sheng)器會(hui)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)一(yi)個頻率、幅值和(he)占(zhan)空比均可(ke)(ke)調(diao)的(de)(de)(de)(de)(de)方波信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)，功(gong)率放(fang)大(da)器可(ke)(ke)以(yi)對(dui)波形發生(sheng)(sheng)器輸(shu)(shu)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)放(fang)大(da)，放(fang)大(da)倍數為(wei)10，經(jing)由(you)放(fang)大(da)器后的(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)作為(wei)激(ji)(ji)(ji)勵線圈(quan)(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)激(ji)(ji)(ji)勵源。交變(bian)(bian)(bian)(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)電流(liu)會(hui)激(ji)(ji)(ji)發出(chu)一(yi)個變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)磁場(chang)(chang)(chang)，當檢(jian)測線圈(quan)(quan)靠近被測鋁板(ban)時，由(you)于交變(bian)(bian)(bian)(bian)磁場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)作用，被測鋁板(ban)試(shi)件(jian)中(zhong)將會(hui)形成(cheng)渦流(liu)，而(er)交變(bian)(bian)(bian)(bian)磁場(chang)(chang)(chang)所生(sheng)(sheng)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)渦流(liu)場(chang)(chang)(chang)也是交變(bian)(bian)(bian)(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)，所以(yi)被測鋁板(ban)上就(jiu)會(hui)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)一(yi)個由(you)交變(bian)(bian)(bian)(bian)渦流(liu)感生(sheng)(sheng)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)第(di)二個磁場(chang)(chang)(chang)，激(ji)(ji)(ji)勵線圈(quan)(quan)所激(ji)(ji)(ji)發的(de)(de)(de)(de)(de)第(di)一(yi)個磁場(chang)(chang)(chang)會(hui)和(he)渦流(liu)感生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)第(di)二個磁場(chang)(chang)(chang)形成(cheng)合磁場(chang)(chang)(chang)，探頭(tou)底面(mian)中(zhong)心的(de)(de)(de)(de)(de)霍(huo)爾傳感器可(ke)(ke)以(yi)檢(jian)測到疊(die)加磁場(chang)(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)。在信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)調(diao)理(li)模塊(kuai)，霍(huo)爾傳感器的(de)(de)(de)(de)(de)輸(shu)(shu)出(chu)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)會(hui)和(he)2.5V電壓差分，然后使用放(fang)大(da)芯片對(dui)差分信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)進(jin)行(xing)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)放(fang)大(da)，如此操作以(yi)后，信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)就(jiu)能夠(gou)被數據采集卡(ka)所識別(bie)，滿足動態輸(shu)(shu)入量程(cheng)范圍。數據采集卡(ka)內集成(cheng)有A/D轉(zhuan)換(huan)器，可(ke)(ke)以(yi)將探頭(tou)輸(shu)(shu)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)模擬信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)轉(zhuan)變(bian)(bian)(bian)(bian)為(wei)數字(zi)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)傳送(song)給(gei)計(ji)算(suan)機(ji)(ji)。通(tong)過計(ji)算(suan)機(ji)(ji)軟件(jian)調(diao)控數據采集卡(ka)和(he)對(dui)采樣(yang)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)進(jin)行(xing)分析(xi)(xi)。脈沖渦流(liu)檢(jian)測裝(zhuang)置配備了(le)基于LabVIEW的(de)(de)(de)(de)(de)上位(wei)機(ji)(ji)軟件(jian)平臺，通(tong)過軟件(jian)界面(mian)可(ke)(ke)以(yi)直觀(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)顯示多種信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)，并且可(ke)(ke)以(yi)對(dui)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)進(jin)行(xing)數據處理(li)。利用Matlab程(cheng)序對(dui)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)進(jin)行(xing)分析(xi)(xi)，得出(chu)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)特征量和(he)樣(yang)件(jian)缺陷之間的(de)(de)(de)(de)(de)對(dui)應關系。

　　圖1-1脈沖渦流硬件檢(jian)測實驗框圖

　　實驗結(jie)果：為了找到(dao)缺(que)(que)陷位(wei)置與深(shen)度(du)(du)和信號特征量之間的(de)(de)關系，需要(yao)建(jian)立一種(zhong)(zhong)可(ke)(ke)(ke)以(yi)使缺(que)(que)陷位(wei)置和深(shen)度(du)(du)靈活變化的(de)(de)樣件(jian)模型。可(ke)(ke)(ke)以(yi)使用節介紹(shao)的(de)(de)鋁(lv)板(ban)樣件(jian)，四塊鋁(lv)板(ban)可(ke)(ke)(ke)以(yi)提供2mm、4mm、6mm8mm四種(zhong)(zhong)缺(que)(que)陷位(wei)置，即(ji)內(nei)(nei)部(bu)缺(que)(que)陷距離鋁(lv)板(ban)上表面的(de)(de)距離，還(huan)可(ke)(ke)(ke)以(yi)提供2mm、4mm、6mm、8mm四種(zhong)(zhong)缺(que)(que)陷深(shen)度(du)(du)。通過脈沖(chong)渦(wo)流檢(jian)測(ce)(ce)平臺(tai)對(dui)(dui)內(nei)(nei)部(bu)缺(que)(que)陷進行檢(jian)測(ce)(ce)，可(ke)(ke)(ke)以(yi)得到(dao)圖1-2所示的(de)(de)缺(que)(que)陷信號波(bo)形。對(dui)(dui)兩(liang)個不(bu)同(tong)的(de)(de)內(nei)(nei)部(bu)缺(que)(que)陷進行檢(jian)測(ce)(ce)，可(ke)(ke)(ke)以(yi)得到(dao)兩(liang)個不(bu)同(tong)的(de)(de)缺(que)(que)陷信號波(bo)形，圖1-3為波(bo)形正(zheng)峰值(zhi)(zhi)部(bu)分(fen)的(de)(de)對(dui)(dui)比圖。由(you)此可(ke)(ke)(ke)知，對(dui)(dui)于不(bu)同(tong)的(de)(de)缺(que)(que)陷位(wei)置和深(shen)度(du)(du)，通過檢(jian)測(ce)(ce)平臺(tai)所檢(jian)測(ce)(ce)到(dao)的(de)(de)信號是(shi)不(bu)同(tong)的(de)(de)，其中(zhong)正(zheng)峰值(zhi)(zhi)的(de)(de)不(bu)同(tong)是(shi)明顯可(ke)(ke)(ke)見的(de)(de)。

　　圖1-2缺陷信號檢測波形

　　圖1-3不同缺陷信號的(de)峰值對比

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