一种可检测任意走向裂纹缺陷的电磁与热像集成化检测装置的制作方法

本实用新型涉及无损检测领域，尤其是金属材料的集成化检测装置。

背景技术：

金属构件广泛应用于石油化工、航空航天以及机械制造领域，金属构件在生产制造以及使用过程中可能会产生裂纹缺陷，及时发现这些缺陷可确保装备的安全运行以及操作人员的人身安全，避免给国家和企业造成重大的人员和财产损失。

传统的热像检测以及电磁涡流检测方法由于检测机理的限制，其在检测过程中都会使得某些走向的裂纹对物理场源不敏感，例如，热像检测时需要热传导的方向与缺陷相互垂直或成一定角度才能检测出缺陷，当两者相互平行时就会产生漏检。而电磁涡流检测需要感应涡流场与缺陷相互垂直或成一定角度，否则也会产生漏检，为了克服单种检测方法存在的问题，如果将两者集成在一起，用电磁感应的方法产生热，就可以实现两种方法的一体化检测，而且，根据电磁感应原理，电磁感应生热的检测方法中，涡流场与其产生的热场相互垂直，这就使得两种方法可以互为补充，当一种方法产生漏检时，另一种方法却可以灵敏地检测出缺陷，从而提高了检测系统的可靠性和检测效率。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种可检测任意走向裂纹的电磁与热像集成化检测装置，包括热像仪1、控制器2、感应加热单元3、信号调理与数据采集单元4、激励线圈5、检测线圈6以及被测导体试件7，其中

热像仪1，其用于获得被测导体试件7的红外图像并输出红外图像数据；

控制器2，其与热像仪1相连接，对其进行控制，接收其输出的红外图像数据并进行存储，以及对红外图像数据进行分析处理，获得红外图像检测结果；

激励线圈5，其用于向被测导体试件7提供激励信号；

检测线圈6，其用于检测被测导体试件7中感应出的感应涡流并输出；

感应加热单元3，其一端与控制器2相连接，由控制器2对感应加热单元3的激励信号波形参数进行控制；其另一端与激励线圈5相连接，用于将大功率的激励信号施加到激励线圈5上；

信号调理与数据采集单元4，其一端与检测线圈6相连接，用于接收检测线圈6输出的感应信号，对其进行放大、滤波以及数据采集；其另一端与控制器2相连接，由控制器2控制其采样频率，并且由控制器2对采集的数据进行存储。

在本发明的一个实施例中，激励线圈5和检测线圈6同轴放置，检测线圈6通常位于激励线圈5内部，激励线圈5和检测线圈6底部位于一个平面上，激励线圈5和检测线圈6以其共同轴线垂直于被测导体试件7表面的方式放置于被测导体试件7的上方，而且与被测导体试件之间存在一定的提离距离，从而在被测导体试件7中感应出涡流；检测时，激励线圈5和检测线圈6在被测导体试件7上移动扫描。

在本发明的一个实施例中，激励线圈5由铜管绕制，检测线圈6由细的漆包线绕制。

在本发明的一个实施例中，热像仪1的温度分辨率高于0.2度。

本实用新型具有检测效率高、漏检率低、检测结果可视化程度高等优点。

附图说明

图1为本实用新型一种可检测任意走向裂纹缺陷的电磁与热像集成化检测装置的组成示意图；

图2为本实用新型中激励和检测线圈与缺陷的相对位置图。

附图标记说明：1、热像仪；2、控制器；3、感应加热单元；4、信号调理与数据采集单元；5、激励线圈；6、检测线圈；7、被测导体试件；8、水平裂纹；9、垂直裂纹。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型的可检测任意走向裂纹的电磁与热像集成化检测装置包括热像仪1、控制器2、感应加热单元3、信号调理与数据采集单元4、激励线圈5、检测线圈6以及被测导体试件7。热像仪1与控制器2相连接，由控制器2来控制热像仪1，实现对热像图的读取、存储以及图像分析处理。感应加热单元3一端与控制器2相连接，由控制器2对感应加热单元3的激励信号波形参数进行控制，感应加热单元3另一端与激励线圈5相连接，用于将大功率的激励信号施加到激励线圈5上。激励线圈5和检测线圈6同轴放置，检测线圈6通常位于激励线圈5内部，激励线圈5和检测线圈6底部位于一个平面上，两者垂直放置于被测导体试件7上方，而且与被测导体试件之间存在一定的提离距离，从而在被测导体试件7中感应出涡流，其中被测导体试件7需为金属导体件。该感应涡流有两个功能，既可通过其自身在被测导体试件7内的流动使得金属导体发热以实现热检测的效果，也可通过其遇到裂纹缺陷产生扰动场来实现电磁检测的效果。信号调理与数据采集单元4一端与检测线圈6相连接，用于将感应信号接入信号调理与数据采集单元4进行放大、滤波以及数据采集，同时，信号调理与数据采集单元4另一端与控制器2相连接，由控制器2控制其采样频率等参数，并且由控制器2对采集的数据进行存储。

本实用新型在使用时，首先由控制器2对热像仪1、感应加热单元3以及信号调理与数据采集单元4的控制参数进行初始化设置，此步骤完成之后，即可启动软件进行空间电磁量和热分布数据的采集以及实时存盘操作，与此同时，控制激励线圈5和检测线圈6在被测导体试件7上进行移动扫描，通过给激励线圈5施加激励信号，检测线圈6就可以对裂纹引起的空间扰动磁场进行检测，此检测信号由信号调理与数据采集单元4进行信号放大、滤波以及采样等处理过程，再由控制器2对采集数据进行存储。扫描完成之后，由控制器2对存储数据和图像进行离线分析处理。

如图2所示，在扫描过程中，当激励线圈5接近裂纹缺陷时，裂纹缺陷与激励线圈5的相对位置不是如图2中的裂纹8和裂纹9所示(裂纹8为水平向分布裂纹，裂纹9为垂直向分布裂纹)，而是成一定的角度，既非平行向也非垂直向，则根据热像检测以及电磁检测的原理可知，此时热像仪获得的热像图会在裂纹区域产生热的集中，导致裂纹区域温度升高，因此，热像图会清晰显示出裂纹的存在。同时，由于感应涡流也会受到裂纹的扰动，检测线圈中的信号也会发生幅值的改变，通过对采集数据的分析也可以确定裂纹的存在。因此，在这种检测情况下，热像检测和电磁检测方法均可以检测到裂纹缺陷的存在。

但是，以上检测过程在一些特殊情况下会发生变化，例如，当激励线圈5和检测线圈6扫描到裂纹缺陷附近时，如果裂纹缺陷刚好如图2中的裂纹8和裂纹9这样分布，则对于裂纹8这种平行分布的缺陷，由于裂纹缺陷与感应涡流相互垂直，电磁检测的方法具有最高的检测灵敏度，而热像检测由于热传导的方向与裂纹缺陷相平行，因而热流不会受到阻碍，因此，其无法检测到裂纹缺陷的存在。对于裂纹9这种垂直分布的缺陷而言，其与水平分布的裂纹8的检测刚好相反，热像检测具有最好的检测效果而电磁检测则难以发现该缺陷的存在。因此，单独采用热像检测或者电磁检测的方法都会存在漏检的发生，但由于本实用新型集成了这两种方法，因此，当其中一种检测方法产生漏检时，另外一种检测方法此时会具有最高的缺陷检测灵敏度，其必然会检测到缺陷，因此，通过综合分析两种检测方法的数据，即可实现对任意走向裂纹的可靠检测。

此外，激励线圈5由铜管绕制，以此来承受较大的激励电流；检测线圈6由细的漆包线绕制，要求绕制的匝数较多从而提高感应信号幅值。

感应加热单元3用于产生幅值较大的激励电流并施加到激励线圈5上，用来在被测导体试件7中感应出涡流。感应加热单元3中的激励信号形状由控制器2控制。

被测导体试件7需为金属导体件，以便能在其中感应出涡流，从而实现热像以及电磁涡流检测的效果。

像仪需具有较高的分辨率，其温度分辨率可达到0.2度。

本实用新型中的实施例仅用于对本实用新型进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本实用新型保护范围内。