一种提高涡流检测裂纹深度检测范围的方法及其系统装置

本发明涉及电磁无损检测技术领域，具体涉及一种金属材料的涡流无损检测传感器装置，特别是涉及一种提高涡流检测裂纹深度检测范围的方法及其系统装置。

背景技术：

作为五大常规无损检测方法之一的涡流检测方法的应用，随着其自身技术的进步，愈来愈广泛地应用于航空航天、核工业、船舶、铁路、电力、石化等领域。用涡流法快速评估金属表面裂纹深度是其优点之一。但由于涡流仪器的电子动态范围有限，涡流探头的频率适应范围也有限，故实践中，住往需要根据不同的裂纹深度更换仪器的频率、增益等参数，同时也在改变频率的同时，还需要更换探头，以达到最佳的裂纹深度定量检测效果。如铁路道岔，其产生的裂纹从零开始到断裂，覆盖范围很广，根据铁道交通检测要求，需评估裂纹深度范围比较广。如此，现有技术进行检测的操作方法就显得比较麻烦。

针对以上缺点问题，本发明采用如下技术方案进行改善。

技术实现要素：

本发明的目的提供一种提高涡流检测裂纹深度检测范围的方法及其系统装置，公开的技术方案如下：

一种提高涡流检测裂纹深度检测范围的方法，其特征在于涡流检测传感器设置为同心布置的螺旋线圈，螺旋线圈分割成若干个不同频率段子线圈，各段频率连接出相应的连接节点，通过模拟开关切换各个节点的断开闭合以及切换不同的激励频率，用于检测金属材料不同深度的裂纹等缺陷，具体步骤如下：

a．检测频率段设置：依据被检测对象的检测要求，以及根据涡流检测线圈匝数长度的不同分割，设置正弦波励磁电信号的不同激励频率；

b．模拟开关设置：设定模拟开关接通断开的顺序，将a步骤中设定的不同激励频率的电信号匹配于相应的涡流检测线圈；

c.扫查顺序选择：依据步骤b中设定的模拟开关接通断开顺序，选择涡流检测的扫查次序；

d.涡流扫描检测：对被检测对象进行扫描涡流检测，检测数据结果传送至涡流检测分析仪器；

e.各频率段数据分析：结合各频率段的检测数据，融合分析判定金属裂纹等缺陷深度位置等信息；

f.数据存储显示：将分析数据存储于涡流检测分析仪器，显示于显示屏。

其中，所述的涡流检测传感器线圈分割为至少两个以上不同长度的频率段节点，频率设置为离中心点最近的节点上为最高频率点，往外依次设置为顺序排列越来越低的频率。

涡流检测传感器同心布置的螺旋线圈设置为中心点凸出于螺旋平面的凸出于螺旋平面的塔形螺旋状布置，步骤a中的频率设定还依据塔形螺旋线圈凸出于螺旋平面的高度所形成的提离值，步骤e中以相应提离值作为判定缺陷深度位置的参考数据。

另外，涡流检测传感器线圈还可分割为两个不同长度的频率段，中间节点f1为高频率点，外端部节点f0为低频率点，中心点接地，频率设定结合螺旋线圈设置为中心点凸出于螺旋平面的凸出于螺旋平面的塔形螺旋状布置所形成的提离值，中间节点f1为检测离检测面深度小于等于1.0mm位置的缺陷，外端部节点f0为检测离检测面深度大于等于1.0mm位置的缺陷。塔形平面螺旋状布置所形成的固定提离值后，中间节点f1不同频率可设置为刚好检测离检测面深度分别等于0.1mm、0.5mm、1.0mm三个定点位置的缺陷，外端部节点f0不同频率可设置为刚好检测离检测面深度分别等于1.0mm、3.0mm、5.0mm三个定点位置的缺陷，涡流检测传感器一次扫查可检测金属厚度6.0mm。

本发明还公开一种提高涡流检测裂纹深度检测范围的检测系统，包括检测信号输入模块(61)、检测数据输出模块(62)和多节点螺旋线圈式涡流传感器模块(63)，所述检测信号输入模块(61)包括频率值设置单元(611)、频率切换顺序设置单元(612)、各节点对应频率设置单元(613)以及模拟开关切换单元(614)，所述检测数据输出模块(62)包括各频率段检测数据分析单元(621)、融合各频率段数据分析单元(622)、判定缺陷深度位置单元(623)以及数据记录显示单元(624)，其特征在于多节点螺旋线圈式涡流传感器模块(63)的螺旋线圈分割成若干个不同频率段子线圈，各段频率连接出相应的连接节点，通过模拟开关切换各个节点的断开闭合以及切换不同的激励频率，用于检测金属材料不同深度的裂纹等缺陷。

其中，所述的多节点螺旋线圈式涡流传感器模块(63)至少设置两个以上不同频率段的节点，频率设置为离螺旋线圈中心点最近的节点上为最高频率点，往外依次设置为顺序排列越来越低的频率。

另外，螺旋线圈式涡流传感器模块(63)设置为中间节点f1和外端部节点f0的两个不同频率点，结合频率值与提离值，将中间节点f1设置为检测离检测面深度小于等于1.0mm位置的缺陷，将外端部节点f0设置为检测离检测面深度大于等于1.0mm位置的缺陷。

本发明还公开一种提高涡流检测裂纹深度检测范围的检测装置，用于金属表面进行裂纹等缺陷的扫查，其特征在于涡流检测传感器装置设置为同心布置的螺旋线圈，螺旋线圈分割成若干个不同频率段子线圈，各段频率连接出相应的连接节点，通过模拟开关切换各个节点的断开闭合以及切换不同的激励频率。

其中，所述的涡流检测传感器的螺旋线圈分割为至少两个以上不同长度的频率段节点，频率设置为离中心点最近的节点上为最高频率点，往外依次设置为顺序排列越来越低的频率。

涡流检测传感器同心布置的螺旋线圈设置为中心点凸出于螺旋平面的凸出于螺旋平面的塔形螺旋状布置，塔形螺旋线圈凸出于螺旋平面的高度形成固定的提离值。

据以上技术方案，本发明具有以下有益效果：一、本发明涡流检测传感器采用螺旋线圈中引出节点的结构结合高频模拟切换开关激励频率的方法，利用多频涡流传感器对不同深度的敏感度和渗透深度不同的特点，实现检测金属表面裂纹深度位置信息。二、本发明采用涡流检测传感器的螺旋线圈设置为中心凸出成塔式螺旋结构，形成固定的提离效果，更精确的调节检测深度位置。

附图说明

图1为本发明最佳实施例的涡流检测传感器连接于模拟切换开关的示意图;

图2为本发明最佳实施例的涡流检测传感器螺旋线圈多节点情形的示意图;

图3为本发明最佳实施例的涡流检测传感器螺旋线圈分两段情形的示意图;

图4为本发明最佳实施例的涡流检测传感器螺旋线圈为平面螺旋的示意图;

图5为本发明最佳实施例的涡流检测传感器螺旋线圈为塔形螺旋的示意图;

图6为本发明最佳实施例的方法流程示意图;

图7为本发明最佳实施例的系统模块示意图;

图8为本发明最佳实施例检测平面样品的使用状态的示意图;

图9为本发明最佳实施例检测铁轨踏面的使用状态的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。

如图1至6所示，一种提高涡流检测裂纹深度检测范围的方法，其特征在于涡流检测传感器设置为同心布置的螺旋线圈1，螺旋线圈1分割成若干个不同频率段子线圈，各段频率连接出相应的连接节点f0-f5，通过模拟开关切换各个节点的断开闭合以及切换不同的激励频率，用于检测金属材料不同深度的裂纹等缺陷，如图6所示，具体步骤如下：

a．检测频率段设置：依据被检测对象的检测要求，以及根据涡流检测线圈匝数长度的不同分割，设置正弦波励磁电信号的不同激励频率；

b．模拟开关设置：设定模拟开关接通断开的顺序，将a步骤中设定的不同激励频率的电信号匹配于相应的涡流检测线圈；

c.扫查顺序选择：依据步骤b中设定的模拟开关接通断开顺序，选择涡流检测的扫查次序；

d.涡流扫描检测：对被检测对象进行扫描涡流检测，检测数据结果传送至涡流检测分析仪器；

e.各频率段数据分析：结合各频率段的检测数据，融合分析判定金属裂纹等缺陷深度位置等信息；

f.数据存储显示：将分析数据存储于涡流检测分析仪器，显示于显示屏。

其中，所述的涡流检测传感器线圈分割为至少两个以上不同长度的频率段节点，频率设置为离中心点最近的节点f1上为最高频率点，往外依次设置为顺序排列越来越低的频率。

涡流检测传感器同心布置的螺旋线圈设置为中心点凸出于螺旋平面的凸出于螺旋平面的塔形螺旋状布置，步骤a中的频率设定还依据塔形螺旋线圈凸出于螺旋平面的高度所形成的提离值，步骤e中以相应提离值作为判定缺陷深度位置的参考数据。

另外，涡流检测传感器线圈还可分割为两个不同长度的频率段，中间节点f1为高频率点，外端部节点f0为低频率点，中心点接地，频率设定结合螺旋线圈设置为中心点凸出于螺旋平面的凸出于螺旋平面的塔形螺旋状布置所形成的提离值，中间节点f1为检测离检测面深度小于等于1.0mm位置的缺陷，外端部节点f0为检测离检测面深度大于等于1.0mm位置的缺陷。塔形平面螺旋状布置所形成的固定提离值后，中间节点f1不同频率可设置为刚好检测离检测面深度分别等于0.1mm、0.5mm、1.0mm三个定点位置的缺陷，外端部节点f0不同频率可设置为刚好检测离检测面深度分别等于1.0mm、3.0mm、5.0mm三个定点位置的缺陷，如图8所示，被检测对象金属材料3中，涡流检测传感器一次扫查，可通过模拟开关切换两个节点外端部节点f0和中间节点f1的断开和闭合、以及切换两个节点上扫描检测时的不同频率，由中间节点f1检测离检测面深度0-1mm位置的缺陷，外端部节点f0离检测面深度1-5mm位置的缺陷。如图9所示，扫描检测铁道钢轨4时，涡流检测传感器还可设置为阵列多个塔形螺旋线圈，实现一次扫查同时检测钢轨面深度5mm的缺陷信息，将检测的信号通过引线51传输至检测分析仪器5。

如图7所示，本发明还公开一种提高涡流检测裂纹深度检测范围的检测系统，包括检测信号输入模块61、检测数据输出模块62和多节点螺旋线圈式涡流传感器模块63，所述检测信号输入模块61包括频率值设置单元611、频率切换顺序设置单元612、各节点对应频率设置单元613以及模拟开关切换单元614，所述检测数据输出模块62包括各频率段检测数据分析单元621、融合各频率段数据分析单元622、判定缺陷深度位置单元623以及数据记录显示单元624，其特征在于多节点螺旋线圈式涡流传感器模块63的螺旋线圈分割成若干个不同频率段子线圈，各段频率连接出相应的连接节点，通过模拟开关切换各个节点的断开闭合以及切换不同的激励频率，用于检测金属材料不同深度的裂纹等缺陷。

其中，所述的多节点螺旋线圈式涡流传感器模块63至少设置两个以上不同频率段的节点，频率设置为离螺旋线圈中心点最近的节点上为最高频率点，往外依次设置为顺序排列越来越低的频率。

另外，螺旋线圈式涡流传感器模块63设置为中间节点f1和外端部节点f0的两个不同频率点，结合频率值与提离值，将中间节点f1设置为检测离检测面深度小于等于1.0mm位置的缺陷，将外端部节点f0设置为检测离检测面深度大于等于1.0mm位置的缺陷。

如图1、图2和图3所示，本发明还公开一种提高涡流检测裂纹深度检测范围的检测装置，用于金属表面进行裂纹等缺陷的扫查，其特征在于涡流检测传感器装置设置为同心布置的螺旋线圈1，螺旋线圈1的中心为接地端2，中间分割成若干个不同频率段子线圈，各段频率连接出相应的连接节点f0-f5，通过模拟开关11切换各个节点的断开闭合，以及连接于多频正弦波励磁电路12，进行切换不同的激励频率。

其中，所述的涡流检测传感器的螺旋线圈1分割为至少两个以上不同长度的频率段节点，频率设置为离中心点最近的节点上为最高频率点，往外依次设置为顺序排列越来越低的频率。

如图4和5所示，涡流检测传感器同心布置的螺旋线圈1可以是如图4一样在同一平面上。也可以设置为如图5中所示，涡流检测传感器同心布置的螺旋线圈1设置为中心点凸出于螺旋平面的凸出于螺旋平面的塔形螺旋状布置，塔形螺旋线圈1凸出于螺旋平面的高度形成固定的提离值。

以上为本发明的其中一种实施方式。此外，需要说明的是，凡依本专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本专利的保护范围内。