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传感器与微系统（Transducer and Microsystem Technologies）
2018年第37卷第1期
DOI:10.13873/J.10009787(2018)01001804
脉冲涡流多层厚度检测与时频特征量提取
王志春，王玉玺
（内蒙古科技大学信息工程学院，内蒙古包头014010）
摘要：脉冲涡流检测是现代无损检测技术的重要方法之一。由于其具有频谱宽、信号穿透能力强以及精度高等特点，目前已广泛应用于金属测厚等领域。基于AnsoftMaxwell软件，建立了脉冲涡流多层金属测厚系统，对不同电导率的金属材料进行了测厚仿真的分析研究，通过改变被测体厚度，分析了检测线围上的电压随被测体厚度的变化规律，并对脉冲涡流厚度检测信号进行快速傅立叶变换（FFT），分别从时域
和频域进行了特征值的提取，分析了针对不同电导率层，给出了相应较适合的特征值。关键词：脉冲涡流；多层金属；快速傅立叶变换；时频特征提取
中图分类号：TG115.28
文献标识码：A
文章编号：1000-9787(2018)01-0018-04
Thickness of multi-layers detection by pulsed eddy current and
time frequency characteristic extraction *
WANGZhi-chun,WANGYu-xi
(College of Information Engineering,InnerMongolia University of Science and Technology,Baotou 014010,China)
Abstract: Pulsed eddy current testing is one of the important methods of modern nondestructive testing technology. Since it has characteristics of wide spectrum, strong signal penetrating power and high precision, at present it has been widely used in metal thickness measurement, etc. Based on Ansoft Maxwell software, pulsed eddy current multi-layer metal thickness measurement system is established, the thickness for different conductivity of metal material simulation analysis and research, by changing the thickness of the tested body, analyze on rule of test coil voltage changing with thickness of the measured body, and FFT is carried out on detecting signal of thickness of pulsed eddy current,extraction of characteristic value is carried out in time domain and frequency domain, analysis on different conductivity layer, and suitable characteristic value is given.
Keywords : pulsed eddy current; multilayer metal; fast Fourier transform( FFT) ; time-frequency feature extrac tion
0引言
金属板材厚度是产品质量、设备服役状态的重要参数，
如金属板（铜、铝、钢板等）轧制过程中的厚度检测、各类金属中缺陷的检测等1，因此，准确、快速测量金属板材厚度至关重要。电磁涡流检测是无损检测领域的五大常规检测方法之一（射线、超声、磁粉、渗透和涡流），具有实现非接触检测，能穿透被测件的覆盖层等优点"。其中脉冲涡流测厚法不需要耦合剂，其可在拆除保温层的管道壁厚的检测得到使用，也可在高温等恶劣环境下使用，而且操作方便、检测速度快、易于实现自动化，在金属材料的厚度检测中应用十分广泛[3]。因此，在进行金属缺陷和厚度的检测的研究中，脉冲涡流有其重要的研究意义*。本文利用激励脉冲频率成分丰富的特点，深人开展了时域和频域特征
收稿日期：2017-03-01
提取技术的研究，更好地分析被测材料的信息5]。 1理论基础
1.1脉冲涡流测厚理论
脉冲信号源产生具有一定占空比的方波，并加到激励线圈两端，此时在激励线圈中就会产生周期的脉冲电流。激励线圈中的电流便会感生出一个快速衰减的脉冲磁场，变化着的磁场在被测材料中感应出瞬时涡流，向被测材料内部传播，并感应出一个快速衰减的涡流磁场“]。随着涡流磁场的在导体内的变化，再检测线圈则会感应出随时间变化的电压。由于脉冲涡流在被测材料内部的传播过程是逐渐衰减的，对于不同厚度的导体试件，得到的瞬态感应电压信号不同。所以，通过对检测到的电压信号进行分析，找到感应电压与被测导体试件厚度的相应的规律，实现对导
*基金项目：国家自然科学基金资助项目（61463041）；包头市科技计划资助项目（2014Z1010-4）