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脈沖渦流檢測(cè)系統(tǒng)影響因素分析

　　近十年發(fā)展起來的脈沖渦流技術(shù)可用來對(duì)表面和表面下裂紋進(jìn)行定量檢測(cè)。因脈沖渦流的頻譜很寬，故采用該技術(shù)只需一次掃描就可以檢測(cè)出被測(cè)試件上不同的裂紋。目前在很多結(jié)構(gòu)件的無損評(píng)估領(lǐng)域獲得了較廣泛的應(yīng)用。

　　采用脈沖渦流技術(shù)檢測(cè)之前，首先應(yīng)該對(duì)影響檢測(cè)能力的各種因素分別進(jìn)行分析，以便在檢測(cè)過程中合理地調(diào)節(jié)各種參數(shù)，使系統(tǒng)達(dá)到較好的工作狀態(tài)。筆者分別從激勵(lì)線圈的尺寸、激勵(lì)頻率、激勵(lì)脈沖的占空比和電壓幾個(gè)方面進(jìn)行分析。

脈沖渦流檢測(cè)系統(tǒng)

　　脈沖渦流檢測(cè)系統(tǒng)由脈沖信號(hào)發(fā)生電路、探頭和數(shù)據(jù)采集電路組成。其中，脈沖發(fā)生電

　　路用來產(chǎn)生激勵(lì)方波信號(hào)，在設(shè)計(jì)的檢測(cè)系統(tǒng)中，方波信號(hào)的電壓為5～10V可調(diào)，頻率10Hz～100kHz可調(diào)，占空比0.1～0.9可調(diào)。探頭包括激勵(lì)線圈和檢測(cè)線圈，激勵(lì)線圈采用矩形結(jié)構(gòu)，檢測(cè)線圈位于激勵(lì)線圈底部，用來對(duì)受裂紋擾動(dòng)而產(chǎn)生的磁場(chǎng)的垂直分量進(jìn)行檢測(cè)。數(shù)據(jù)采集電路采用12位PCI數(shù)據(jù)采集卡，采樣頻率為100kHz。

　　系統(tǒng)參數(shù)對(duì)檢測(cè)性能的影響

　　激勵(lì)線圈尺寸

　　實(shí)驗(yàn)中采用兩個(gè)大小不同的矩形激勵(lì)線圈進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)證明，無論對(duì)于表面缺陷還是表面下缺陷的檢測(cè)，使用小的激勵(lì)線圈均比使用大的激勵(lì)線圈渦流響應(yīng)信號(hào)峰值變化量大，也就是說小線圈比大線圈的靈敏度高。這是由于小的激勵(lì)線圈阻抗較小，因此在激勵(lì)電壓相同的情況下，可以產(chǎn)生更大的電流和磁場(chǎng)，從而在試件表面及近表面感生出更強(qiáng)的渦流，因此具有較高的缺陷檢出能力。

激勵(lì)脈沖頻率的影響

　　在進(jìn)行脈沖頻率的對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果，選用具有較高靈敏度的小線圈作為激勵(lì)線圈，脈沖的占空比定為0.5，電壓為10V，頻率從100Hz變化到1kHz，步進(jìn)量為100Hz。

　　從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以得出，當(dāng)激勵(lì)頻率從100Hz變化到400Hz的過程中，對(duì)于表面缺陷和表面下缺陷，隨著激勵(lì)頻率的增加，渦流響應(yīng)信號(hào)峰值的變化量開始明顯增大。這是由于對(duì)表面缺陷來說，隨著頻率的增加，脈沖渦流檢測(cè)能力變強(qiáng);而對(duì)于表面下缺陷是由于實(shí)驗(yàn)中采用的缺陷較小的緣故。根據(jù)集膚效應(yīng)的原理，在實(shí)際的檢測(cè)過程中，應(yīng)根據(jù)缺陷可能出現(xiàn)的位置，合理選擇激勵(lì)頻率，以達(dá)到較好的檢測(cè)效果。

激勵(lì)脈沖占空比的影響

　　在進(jìn)行占空比實(shí)驗(yàn)時(shí)，選用具有較高靈敏度的小線圈作為激勵(lì)線圈，其它參數(shù)設(shè)置如下：激勵(lì)脈沖頻率為100Hz，電壓為10V，占空比從0.1均勻變化到0.9，每次步進(jìn)0.1。

　　對(duì)脈沖進(jìn)行傅里葉分析可以知道，小占空比的脈沖頻譜的分布比較均勻，因此，在高頻時(shí)也具有較高，這對(duì)于表面缺陷的檢測(cè)有利。而占空比較大的脈沖其頻譜主要集中在低頻處，這對(duì)于表面下缺陷的檢測(cè)有利。對(duì)于較深的表面下缺陷，可以適當(dāng)?shù)靥岣呙}沖的占空比，增大激勵(lì)脈沖，以達(dá)到較好的檢測(cè)效果。

激勵(lì)脈沖電壓的影響

　　在進(jìn)行激勵(lì)電壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，選用尺寸較小的激勵(lì)線圈。激勵(lì)脈沖的頻率為100Hz,占空比為0.5，激勵(lì)電壓從5～10V均勻變化。

　　從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著激勵(lì)脈沖電壓的升高，不管對(duì)于表面缺陷或表面下缺陷，峰值的變化量逐漸變大，這是由于激勵(lì)電壓升高后，脈沖渦流檢測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度回變大，因此有利于缺陷的檢出，但是，在實(shí)際檢測(cè)過程中，激勵(lì)電流不能太大，否則線圈容易達(dá)到飽和狀態(tài)。

結(jié)論

　　脈沖渦流參數(shù)的選擇對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的性能有很大的影響，合理地選取脈沖渦流檢測(cè)系統(tǒng)的

　　參數(shù)對(duì)提高檢測(cè)靈敏度具有重要意義。筆者從激勵(lì)線圈的尺寸，激勵(lì)脈沖的頻率、占空比和電壓幾個(gè)方面對(duì)脈沖渦流檢測(cè)系統(tǒng)工作性能的影響進(jìn)行了分析，給出了實(shí)際檢測(cè)過程中脈沖參數(shù)的選取原則。然而，由于實(shí)際檢測(cè)過程中被測(cè)對(duì)象的復(fù)雜性和檢測(cè)要求的不同，因此，在選擇參數(shù)時(shí)綜合考慮各方面影響因素，使系統(tǒng)達(dá)到較好的檢測(cè)效果。