非磁性金属薄板磁声电成像无损检测装置及检测方法
【专利摘要】一种非磁性金属薄板的磁声电成像无损检测装置，其超声激励子系统(1)连接超声探头(9)，超声探头(9)与被测非磁性金属薄板(6)之间通过耦合剂接触，电磁激励子系统(2)连接线圈(8)。检测时，线圈(8)连接信号检测处理子系统(5)，信号检测处理子系统(5)连接图像重建子系统(4)，控制子系统(3)连接超声激励子系统(1)、电磁激励子系统(2)、信号检测处理子系统(5)和图像重建子系统(4)。所述的线圈(8)既作为发射线圈又作为接收线圈，作为激励线圈为被测非磁性金属薄板(6)提供静磁场，同时作为接收线圈接收被测非磁性金属薄板(6)在超声激励和电磁激励作用下的感应电动势信号。
【专利说明】非磁性金属薄板磁声电成像无损检测装置及检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用磁声电成像技术检测非磁性金属薄板内部缺陷的装置和方法。
【背景技术】
[0002]无损检测技术是在不损伤被测对象的条件下，利用材料内部结构异常或缺陷存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化，来实现对各种工程材料、零部件、结构件等内部货表面缺陷的检测，并对检测对象存在缺陷的类型、尺寸、形状、位置等信息做出判断和评价的技术。无损检测涉及了物理学、材料学、电子信息技术等多个学科及【技术领域】。
[0003]目前对于金属板面的部件常规的检测方法包括超声波检测、射线检测、漏磁检测、涡流检测以及声发射检测技术等，传统检测技术在金属构件的检测中取得了很好的效果，但任何一种单一的方法都不可能实现所有金属构件的高灵敏检测，尤其对微细缺陷和疲劳损伤的金属构件的检测，目前的技术很难从整体信号中提取材料的局部微细缺陷存时的微弱信号，因此急需高灵敏的金属构件缺陷检测方法。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有方法不能对微细缺陷和疲劳损伤的金属薄板构件进行检测的不足，提供一种金属薄板的磁声电成像的无损检测方法及装置。
[0005]本发明解决技术问题采用的技术方案为:
[0006]—种非磁性金属薄板的磁声电成像无损检测方法，是一种基于磁声电成像技术的电阻抗成像的无损检测方法。其原理为:对非磁性金属薄板同时施加超声激励和电磁激励，在磁场作用下，施加的超声激励引起非磁性金属薄板金属离子的振动，产生感生电动势，利用线圈检测到感应电信号，对检测到的电信号进行图像重建，通过重建图像反映非磁性金属薄板内部存在的缺陷。与现有单纯超声无损检测技术相比，本发明对被测非磁性金属薄板的电导率变化敏感，对比度高，与现有的电磁无损检测技术相比，本发明方法分辨率高。
[0007]应用本发明金属薄板的磁声电成像无损检测方法的装置包括超声激励子系统、超声探头、电磁激励子系统、线圈、信号检测处理子系统、控制子系统，以及图像重建子系统。超声激励子系统连接超声探头，超声探头与被测金属薄板之间通过耦合剂接触。电磁激励子系统和信号检测子系统通过切换开关连接线圈。线圈既作为激励线圈，为非磁性金属薄板提供电磁激励，同时也作为检测线圈，接收非磁性金属薄板金属离子的振动产生的感应电动势信号。所述的线圈位于非磁性金属薄板附近，线圈的平面与非磁性金属薄板处于非垂直关系，线圈距离非磁性金属薄板位置越近，线圈平面与非磁性金属薄板平面之间的夹角越小，信号检测处理子系统检测的信号强度越大，线圈平面与非磁性金属薄板平面平行检测效果最好。在控制子系统的控制下，线圈两端连接切换开关，通过分时切换方式实现线圈的两种功能。线圈接收感应电动势信号，将电信号送入与之连接的信号检测处理子系统。信号检测处理子系统连接图像重建子系统，控制子系统连接超声激励子系统、电磁激励子系统、信号检测处理子系统和图像重建子系统。本发明所述的金属薄板的磁声电成像无损检测方法不同于现有的磁声电医学成像方法，省去了永磁体提供静磁场，所述的电磁激励子系统主要由信号发生电路和功率放大电路组成，信号发生电路连接功率放大电路，同时线圈既作为激励线圈也作为检测线圈，所述的电磁激励子系统与线圈相连时为金属薄板提供电磁激励。
[0008]本发明所述的成像方法和电导率重建方法，主要包括两个步骤，现描述如下:
[0009]第一步:被测非磁性金属薄板的测量电压与已知参量的数学关系式，被测金属薄板在超声激励和电磁激励的共同作用下，在金属薄板内产生离子振动，离子的振动可以看成是在金属薄板内形成的局部电流源。通过线圈获取的被测非磁性金属薄板的感应电信号Uab可以利用以下公式表示:
【权利要求】
1.一种非磁性金属薄板的磁声电成像无损检测装置，其特征在于，所述的检测装置包括超声激励子系统(I)，超声探头(9)、电磁激励子系统(2)、线圈(8)、信号检测处理子系统(5)、控制子系统(3)，以及图像重建子系统(4);超声激励子系统(I)连接超声探头(9)，超声探头(9)与被测非磁性金属薄板(6)之间通过耦合剂接触，电磁激励子系统(2)通过切换开关(10)连接线圈(8);进行检测时，线圈(8)通过切换开关(10)连接信号检测处理子系统(5)，信号检测处理子系统(5)连接图像重建子系统(4)，控制子系统(3)连接超声激励子系统(I)、电磁激励子系统⑵、信号检测处理子系统(5)和图像重建子系统⑷；所述的线圈(8)既作为激励线圈，为非磁性金属薄板提供电磁激励，同时也作为检测线圈，接收非磁性金属薄板(6)金属离子的振动产生的感应电动势信号；在控制子系统(3)的控制下，线圈(8)接切换开关(10)，通过分时切换方式实现线圈的两种功能，所述的切换开关10 —端连接线圈，另一端在控制子系统(3)的控制下连接电磁激励子系统(2)或者信号检测处理子系统⑷；所述的线圈⑶位于非磁性金属薄板(6)附近，线圈⑶的平面与非磁性金属薄板(6)处于非垂直关系，线圈距离非磁性金属薄板(6)位置越近，线圈(8)平面与非磁性金属薄板(6)平面之间的夹角越小，信号检测处理子系统(5)检测的信号强度越大，线圈(8)平面与非磁性金属薄板(6)平面平行检测效果最好。
2.应用权利要求1所述的非磁性金属薄板的磁声电成像检测方法，其特征在于，所述的检测方法对被测非磁性金属薄板(6)同时施加超声激励和电磁激励；在磁场作用下，施加的超声激励引起被测非磁性金属薄板(6)的金属离子振动，产生电动势；利用线圈(8)检测到的感应电动势信号进行图像重建，通过重建图像反映被测非磁性金属薄板(6)内部存在的缺陷。
3.根据权利 要求2所述的非磁性金属薄板的磁声电成像检测方法，其特征在于，所述的图像重建子系统的重建算法描述如下: 被测非磁性金属薄板在超声激励和电磁激励的共同作用下，在非磁性金属薄板内产生离子振动，离子的振动看成是在非磁性金属薄板内形成的局部电流源；通过电极对检测被测非磁性金属薄板的电信号Uab用以下公式表示:
【文档编号】G01N33/20GK104034857SQ201410243302
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2014年6月4日
【发明者】刘国强, 夏慧, 李艳红, 李士强, 李晓南, 郭亮 申请人:中国科学院电工研究所