表面硬化深度的涡流检验的制作方法
【技术领域】
[0001]一般来说，本发明涉及检测系统和方法。更具体来说，本发明涉及用于检验零件的表面(case)硬化深度的涡流检验系统和方法。
【背景技术】
[0002]诸如机轴、阀、齿轮、活塞缸体之类的零件往往经受热处理和渗碳，以便在其表层(surface)上产生表面硬化层，从而改进耐磨性。不同零件对于其上的表面硬化层的表面硬化深度一般具有不同要求。因此，需要执行检验以确定这类零件上的表面硬化深度是否适合于质量控制。
[0003]寻求无损评估(NDE)技术以检验零件的表面硬化深度。由于表面硬化区域中的电导率和导磁率与其它区域中的电导率和导磁率不同，所以涡流检验技术能够用于检验零件的表面硬化深度。
[0004]在一些应用中，祸流方法用于使用环形(encircling)探头来检验圆筒对象的表面硬化深度。但是，由于涡流探头安装在零件周围，所以它们只可提供与这类零件的平均表面硬化深度有关的信息而不是局部信息。另外，这类涡流探头一般用于检验圆筒零件的表面硬化深度，而可能不适合于检验具有其它形状的零件的表面硬化深度。
[0005]因此，需要用于检验零件的表面硬化深度的新的和改进的涡流检验系统和方法。
【发明内容】
[0006]按照本发明的一个实施例，提供一种用于检验零件上的表面硬化深度的多频涡流(MFEC)检验系统。MFEC检验系统包括:发生器，其配置成生成一个或多个多频激励信号；以及涡流探头，其配置成设置在零件的一侧。涡流探头包括一个或多个驱动器和一个或多个拾取传感器。一个或多个驱动器配置成接收一个或多个多频激励信号，以便在零件中感应涡流。一个或多个拾取传感器配置成检测零件的局部区域中的感应的涡流，以便生成一个或多个多频响应信号。MFEC系统还包括处理器，处理器配置成接收一个或多个多频响应信号供处理，以便确定零件的局部区域的表面硬化深度。
[0007]本发明的另一个实施例提供一种用于检验零件上的表面硬化深度的脉冲涡流(PEC)检验系统。PEC检验系统包括:脉冲发生器，其配置成生成一个或多个脉冲激励信号；以及涡流探头，其配置成设置在零件的一侧。涡流探头包括一个或多个驱动器和一个或多个拾取传感器。一个或多个驱动器配置成接收一个或多个脉冲激励信号，以便在零件中感应涡流。一个或多个拾取传感器配置成检测零件的局部区域中的感应的涡流，以便生成一个或多个多频响应信号。PEC系统还包括处理器，处理器配置成接收一个或多个多频响应信号供处理，以便确定零件的局部区域的表面硬化深度。
[0008]本发明的另一方面还提供一种用于检验零件的表面硬化深度的方法。该方法包括:生成一个或多个多频激励信号或者一个或多个脉冲激励信号；提供配置成设置在零件一侧以接收一个或多个多频激励信号或者一个或多个脉冲激励信号并且输出一个或多个多频响应信号的涡流探头；以及处理一个或多个多频响应信号，以便确定零件的局部区域的表面硬化深度。涡流探头包括一个或多个驱动器和一个或多个拾取传感器。一个或多个驱动器配置成接收一个或多个多频激励信号，以便在零件中感应涡流。一个或多个拾取传感器配置成检测零件的局部区域中的感应的涡流，并且生成一个或多个多频响应信号。
【附图说明】
[0009]根据结合附图的以下详细描述，本公开的上述和其它方面、特征和优点将变得显而易见，在附图中:
[0010]图1是按照本发明的一个实施例的涡流检验系统的示意图；
[0011]图2是按照本发明的另一个实施例的涡流检验系统的示意图；
[0012]图3-7是按照本发明的多种实施例的涡流探头和零件的示例布置的示意图；
[0013]图8示出使用图1所示的涡流检验系统所得到的示例实验数据；
[0014]图9示出使用图2所示的涡流检验系统所得到的示例实验数据；以及
[0015]图10是示意示出测量零件的表面硬化深度的流程图。
【具体实施方式】
[0016]本文中参照附图来描述本公开的实施例。在后续描述中，没有详细描述众所周知的功能或构造，以便通过不必要的细节影响对本公开的理解。
[0017]图1是按照本发明的一个实施例的用于检验零件100的涡流检验系统10的示意图。本文所使用的术语“零件”可表示适合于检验的任何对象，包括但不限于产品、组件、结构、测试样本等。在一些应用中，零件100可经受诸如热处理过程和渗碳过程之类的一个或多个硬化过程，使得一个或多个硬化层可在零件100的表层(一个或多个)上形成，从而提高其耐磨性。对于某些布置，零件100包括圆筒形状。在其它示例中，零件100可包括其它形状，例如矩形形状或者其它不规则形状。
[0018]在一些实施例中，涡流检验系统10可配置成检验零件100的表面硬化深度(一个或多个)。对于图1中的布置，涡流检验系统10包括多频涡流(MFEC)检验系统。如图1所示，MFEC系统10包括函数发生器11、涡流探头12和处理器13。
[0019]在一些实施例中，函数发生器11配置成生成一个或多个多频激励信号并且将其输出到涡流探头12中。涡流探头12配置成接收一个或多个多频激励信号，并且在零件100中感应涡流，以便生成一个或多个多频响应信号。处理器13配置成分析一个或多个多频响应信号，以便例如使用多频相位分析(MFPA)算法来确定零件100的表面硬化深度。处理器13的其它描述例如可见于美国专利7，206, 706，通过引用将其完整地结合于此。
[0020]在一些应用中，处理器13可包括用于分析输入多频响应信号的锁定放大器。相应地，如图1所示，在一个非限制性示例中，函数发生器11还生成具有与相应多频激励信号相同的频率的参考信号101，以便在锁定放大器13中解调响应信号。在某些示例中，可以不采用参考信号。
[0021]对于所示示例，MFEC系统10还包括设置在涡流探头12与处理器13之间用于在响应信号被输入到处理器13之前放大多频响应信号的放大器14。另外，MFEC系统10还可包括连接到处理器13以显示零件100上的表面硬化深度的信息的显示器15、如液晶显示器(IXD)。本发明并不局限于任何特定类型的显示器。在一些示例中，可以不采用放大器14。可采用多频涡流装置来取代函数发生器11、处理器13和/或显示器15。
[0022]图2是按照本发明的另一个实施例的涡流检验系统10的示意图。为了易于说明，图1和图2中的相同标号可指示相似元件。对于图2所示的布置，涡流检验系统10包括脉冲涡流(PEC)系统。
[0023]与图1的布置相似，PEC系统10包括脉冲发生器11，脉冲发生器11配置成生成供给不同频率的多个脉冲激励信号并且将其输出到涡流探头12中。涡流探头12配置成接收脉冲激励信号，并且在零件100中感应涡流，以使得生成用于确定零件100上的表面硬化深度的一个或多个多频响应信号。此外，PEC系统10包括模数转换器16，模数转换器16配置成数字化来自涡流探头12的响应信号，并且将数字化响应信号供给到处理器13。例如，处理器13配置成分析数字化响应信号，以便使用多频相位分析算法来确定零件100的局部区域的表面硬化深度。在某些应用中，可以不采用模数转换器16。
[0024]在一些示例中，PEC系统10可包括连接到处理器13以显示零件100的表面硬化深度的数据的显示器15、如液晶显示器(IXD)。
[0025]应当注意，本发明并不局限于用于执行本发明的处理任务的任何特定处理器。术语“处理器”在本文中使用时预计表示能够执