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多频涡流无损检测的干扰抑制和缺陷检测方法研究
孙宇航
（苏州热工研究院有限公司，江苏苏州215000）
摘要：主要研究多频涡流无损检测千扰抑制方法与缺陷检测方案，介绍了涡流检测技术与多频涡流无损检测技术的发展概况，并对其干扰抑制技术和缺陷检测算法进行了讨论。
关键词：多频涡流；无损检测：缺陷检测
1多频涡流无损检测技术
1.1涡流检测技术发展。涡流现象在200年前就已经被发现，奥斯特、安培、法拉第等著名电磁学家建立的电磁场理论成为涡流无损检测技术早期的理论基础，18了9年，休斯首先将涡流现象应用于实际生产活动中，使用涡流分选不同金属与合金的材质，二战期间，工业技术迅速发展，涡流检测仪器技术逐渐完善，各种先进的涡流探伤仪器应用于军事工业，但是由于尚没有抑制干扰的有效理论与技术方法，涡流检测技术的大规模应用难以实现。直到1950年，德国科学家福斯特提出应用阻抗分析方法识别涡流检测中各种信号，成为涡流检测新的理论基础，现代化的涡流检测技术随之出现，包括我国在内的许多国家都开始研制高性能满流检测设备，涡流检测逐渐进人工业化应用阶段。
12多频涡流无损检测技术概况。多频涡流检测一经提出就得到了各国的高度重视，1970年以后.国外已经将其应用于核电站蒸汽发生管道的检测工作，德国使用多频涡流检测技术进行乳制线材的摊上，采用信号处理技术消除直径变化、化学成分变化和探头位置变化造成的干扰，取得了比较理想的效果
(1)涡流信号增强。1995年，BartelKA等人开始采用多频涡流检测技术增强满流二维成像，采用权重选择算法进行不同频率下图形线性运算，提高了检测图像信噪比；1998年，LuZ等人通过对多频涡流检测一维信号数据融合与信号增强的研究，给出了一种多分辨分析方法，之后又应用该多分辨分析方法进行二维信号的融合与增强；2004 年，CrowtherP在汽轮机叶片多频涡流检测中采用了抑制叶片基地信号干扰的方法.能够检测出汽轮机叶片涂层厚度的微小变化。（2)管道检测噪声抑制。2000年，XiangP等人在核电站蒸汽发生管的多频涡流检测中采用了旋转探头，通过对检测信号的预处理、特征提取，缺陷识别与分类的综合处理,降低了缺陷的虚警率；2001年，GemanJ等人在使用多频涡流技术检测核电站蒸汽发生器的内外缺陷时对缺陷信号的分类使用了神经网络方法；国内在2009年，厦门支迪尔电子科技技术有限公司开发的多频、远场涡流检测系统在电力系统交换器、热换器等设备的快速在役检查中表现优异
2多频涡流无损检测干扰抑制算法与缺陷检测方法
21干扰抑制。（1)差动线圈传感器支撑干扰抑制。多频涡流管道无损检测技术在实际应用中面临着较大的支撑于扰，检测过程中，除了管避缺陷和支撑，涡流传感器抖动、温度变化、材料的不均匀性都会造成线传感器变化，为了抑制这部分干扰，可将传感器设置为差动式，通过线圈绕制方式的适当调整来消除探头位置变化、温度变化和材质变化对信号的影响，增强传感器对物理突变的灵披度。差动线圈传感器主要有交流电桥、差动线图传感器两部分，使用DDS技术产生激励信号，两路异频正弦信号加法合成，驱动交流电桥，要求传感器骨架外径要尽可能大，从而使传感器能够充分填充管道内壁，削弱传感器晃动，传感器一般是一对间隔很小的安装在同一轴线上的线，从不连续区域走过，线圈阻抗发生变化，在阻抗平面图上，阻抗变化能够被绘制成一张8 字图，记录幅值和相位信息。检查过程中为了抑制管道外部支撑的影响，辅助检测频率要低于主检测频率，使传感器对外部支撑干扰披感度超过主检测颠率。在阻抗图中，支撑和缺陷同时存在，阻抗图中将形成两个8字，为了实现缺陷的自动识别，可选择相位旋转相减法，别除管道支撑信号，保留并增强缺陷信号，相同的支撑感染可以进行多次试验，获得更加准确的旋转相减参数，有效抑制支撑干扰。（2）提离效应抑制。多颠涡流无损检测过程中，导体电导率、磁导率等影响因素变化幅度有限，相比之下，缺陷和提离效应对涡流传感器输出信号的影响更加明显。所谓提离效应，是指涡流传感器和被检测对象之间距离发生变化时，传感器和被检测对象之间的相互作用也将发生变化，单频涡流检测
过程中低工作频率下，提离与缺陷导致的涡流传感器输出信号变化规律是一致的，因此缺陷和提离之间的区分比较困难，多频涡流检测中往往通过对频率组合的优化来加强提离和缺陷之间在输出信号规律方面的差异，再采用相位旋转变换方式实现提离和缺陷的分离识别，然而优化选择的工作频率往往偏高，导致涡流趋肤效应深度降低，弱化了深层缺陷的探测能力，因此双拼涡流无损检测往往选择一个较高的主频率和一个辅助低频，抑制提离效应的间时加强对深部缺陷的检测能力。
2.2多预涡流无损缺陷检测方法。（1矩形线圈激励缺陷多参数检测。通过交变电流的矩形激励线圈接近被检对象，交变电流产生的磁场会在被检对象表面产生感应涡流，被检对象如果没有缺陷，线图下方涡流应该分布均匀，形成一个均匀的磁场，如果被检对象存在结构缺陷，涡流方向就会在缺陷边缘位置出现偏转和汇聚，表面磁场将不再均匀，而是会出现略变，根据磁场变化规律，就能够分析得出缺陷的物理特征，如长度、位置等参数信息。（2)谱能量变化缺陷长度检测。无缺陷区域内探测器移动，检测信号几乎保持恒定，经过缺陷则会发生连续变化，检测信号的强度也会发生变化。对于多频涡流无损检测，时域特征量的提取难度较大，可通过预谱计算信号谱能量，根据谱能量的变化确定缺陷长度特征
检测信号的幅频谱是离散谱，计算频谱中有意义分量谱线能量即可，算法也可以进一步简化：
1)x() Ea
NE
其中k-多频激励信号期率分量对应点： M-多频激励信号颠率分量总数
(1)
根据式(2-1)定量计算频谱能量有意义分量之后，缺陷长度也可定量表示：
L = Vx(f m )
式中，.-波峰、波谷值时间；
V-涡流传感器移动速度： L-缺陷长度
(2)
实际检测工作中，可首先进行缺陷可能发生方向的预判，据此确定传感器放置方向，使传感器移动方向垂自于缺陷长度方向，获得更准确的测量结果。
提出了一种差动式传感器联合高低双频涡流无损检测干扰抑制方案，并给出了线圈激励多参数检测和谱能量长度检测两种缺陷检测算法，多频涡流无损检测是一种快速、高精度的无损检测技术，尤其适用于管道检测，研究其干扰抑制和缺陷检测技术，对提高检测精度，降低误警率有着重要意义。
参考文献
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