專利名稱：在渦流檢驗系統(tǒng)中用于縱向缺陷檢驗的方法和算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用渦流技術(shù)的部件檢驗，并且更具體地，涉及處理來 自渦流探頭陣列的信號。
技術(shù)背景在整個說明書中，對相關(guān)技術(shù)的任何描述絕對不應當視為承認這種 技術(shù)為廣泛公知的，或者形成了該領(lǐng)域公知常識的 一部分。渦流檢-瞼(inspection)通常用于4企測諸如管或鋼坯的所制造的部 件中的缺陷。 一般被稱為渦流探頭的檢驗線圈被定位成靠近要檢驗的工 件，并且采用高頻交變電流來驅(qū)動，該交變電流又在測試件(test piece) 表面附近產(chǎn)生交變磁場。該磁場在測試件的導電表面中感應(induce) 渦流，該渦流;故渦流纟罙頭感應并測量。如果缺陷或者i艮瘋存在于測試件 的表面上，渦流的流動將被改變，并且該變化將很容易被渦流探頭檢測 到。這些電流變化的幅度和位置隨后可以被分析并記錄，例如，通過測 試人員的目視檢查或者通過自動報警算法處理，以確定缺陷或者瑕疵的 尺寸和位置。渦流陣列系統(tǒng)包括多個檢驗線圈，布置這些線圈使得有助 于特定的檢驗任務。單元件和陣列探頭渦流檢驗系統(tǒng)兩者都要求探頭在掃描前達到平 衡，以確保缺陷檢測和尺寸估計是準確的。某些不可避免的變化，諸如 精確的探頭放置，線圈組件之間的制造差異或者環(huán)境變量，使得不可能 對于給定表面預測渦流探頭中的 一個或多個線圏感測的準確阻抗讀數(shù)。 平^f是一種過程，通過該過程渦流探頭中的每一線圏的參考讀數(shù)被測量 并記錄。然后從每一線圏感測的所有的隨后測量中減去該參考值，將每 一阻抗讀數(shù)的基線或者零點拉至零。使渦流探頭中線圈平衡的問題復雜化的原因是測試件中逐單元地 發(fā)生改變。諸如冶金差異或幾何變化的某些因素將影響每一測試件的阻 抗，并且因此導致對于相同的磁場產(chǎn)生不同的渦流。結(jié)果，基線測量將 隨測試件而偏移。這對于精確檢測缺陷并測定其大小是有問題的。涉及渦流系統(tǒng)中探頭平衡的第二個復雜性是通常稱為基線漂移的 問題。在這種情況下，例如，沿著單個測試件的掃描^各徑的冶金、幾何 或者溫度的變化導致探頭中的每個渦流線圈看到的基線阻抗讀數(shù)在阻許公差內(nèi)，它們可能限制渦流檢驗系統(tǒng)的靈敏度并妨礙小缺陷的檢測。 在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，由測試件變化以及基線漂移引起的這些基線位移利用高通濾波器來消除，該濾波器將消除所測量的渦流信號的DC分量，因此將測試件的零點移動到零，而不管測試件的內(nèi)在阻抗，并且僅 僅通過被測的渦流信號中的波動，該波動相應于缺陷或者瑕疵。高通濾 波器的使用是解決這些問題的一種有效方案，但是它也引入了重大的局 限性。雖然測量的渦流信號中的簡短的波動將通過高通濾波器而相對不 發(fā)生改變的，相當長的缺陷，諸如可能存在于鋼管或鋼條上的那些缺陷， 將無疑被扭曲。這可能影響準確度，并且在一些情況下，甚至影響缺陷 或者瑕瘋本身的檢測。此外，不論數(shù)字實施或者在模擬電路中實施，具 有低到足以使用的截止頻率的高通濾波器將需要相當多的的資源和/或 處理時間。在美國專利號4218651提出的方法中公開了這樣一種方法，其利用 固定在測試頭內(nèi)的至少 一個渦流探頭，這允許一個探頭或多個探頭圍繞 測試件旋轉(zhuǎn)。該技術(shù)及其變形已經(jīng)成為標準操作規(guī)程，并且對于本領(lǐng) 域的技術(shù)人員而言應當是公知的。利用這種方法，與測試件的縱軸平行 的缺陷將被可靠測量，即使采用高通濾波器來處理原始的測量數(shù)據(jù)。然 而，這種方法總是要求復雜的機械裝置，這將增加成本并降低測試系統(tǒng) 的可靠性并且大大限制檢測單元的速度。此外，這種方法僅僅對于圓柱 形測試件是有用的。其它有關(guān)的以及背景技術(shù)可以在美國專利號3152302, 4203069, 3906357， 4673879, 4965519和5371462中找到。上述專利的內(nèi)容在此 引入以供參考。因此，有利的是提供一種處理來自渦流陣列的信號的方法，其消除 了測試件之間的不同基線阻抗以及基線漂移的影響，同時不使實際的缺 陷數(shù)據(jù)失真。而且，如果該方法在機械上可簡單實施并且有益于高掃描 速率，則是有利的。如果該新方法可應用到具有除了圓形的諸如但不局 限于橢圓形、矩形以及六邊形的幾何形狀的橫截面的條狀物上，則其也 是有利的。如果該新方法可以不使用過度的系統(tǒng)資源或處理時間而被實 施，則其也是有利的。發(fā)明內(nèi)容本公開的目的是克服與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的問題。本公開是通過將典型 的現(xiàn)有技術(shù)中的渦流陣列系統(tǒng)的高通濾波器用被設(shè)計成迭代地消除測 試件之間的正常阻抗基線位移而不使缺陷讀數(shù)失真的處理算法的系統(tǒng) 代替而實現(xiàn)上述目的。 一起使用時，下面描述的三種算法用于消除渦流 探頭感測的基線偏移，同時仍然允許準確地測量縱向缺陷--沿平行于掃 描方向的測試件的表面延伸的缺陷。這三種算法的笫一種是均值分析校正(MVAC)算法，用于減小由不 同測試件的整體平均阻抗位移弓1起的基線偏移的范圍，并且僅僅當使用 渦流陣列探頭時該算法是有用的。MVAC算法將渦流陣列中每一元件測量 的阻抗值進行平均——排除了那些位于設(shè)定范圍之外的可能代表合理 缺陷或瑕瘋的測量——并且使來自每一元件的原始數(shù)據(jù)讀數(shù)位移該平 均阻抗值。在本公開的優(yōu)選實施例中，該平均阻抗值對于每個測試件計 算一次，并且測試件上的所有隨后測量都位移該數(shù)值。通過這種方式， 將進行粗略的調(diào)整，以將渦流陣列探頭中每一元件所感測的基線阻抗移 動到更靠近阻抗平面內(nèi)的零點，從而大大減小測試件之間潛在基線位 移。第二種偏移校正算法為有限初始值校正(LIVC)算法，其專門用于 減小渦流陣列探頭中的每一元件所感測的阻抗讀數(shù)的分散性。和MVAC 算法不同，LIVC算法對于單元件和渦流陣列探頭都是有用的。LIVC算 法利用一對操作者定義的平移因子，以便將阻抗讀數(shù)位移到更靠近阻抗 平面中的零點。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，LIVC算法對每個測試件運行 一次，并且為渦流探頭陣列中的每一元件定義一對平移參數(shù) (translation parameter )。這些平移參數(shù)然后^皮用于調(diào)節(jié)測試件的所 有隨后測量。第三種算法為有界迭代偏移校正(BIOC)算法，該算法專門用于對 抗基線漂移。B10C算法利用固定數(shù)值的步長迭代地將來自每次測量的阻 抗讀數(shù)朝向阻抗平面中的零點調(diào)節(jié)。這些調(diào)節(jié)步長的數(shù)值稱為斜率值， 由測試員根據(jù)測試條件進行設(shè)定，并且通常被選擇為預期基線漂移的平 均斜率的兩倍。每當讀數(shù)的幅度位于預設(shè)閾值的邊界之外時，通過暫停 迭代調(diào)節(jié)將缺陷測量保存在BIOC算法沖。該閾值由測試員根據(jù)測試條 件來設(shè)定，并且通常被設(shè)置為剛好低于報警門限(alarmgate)的數(shù)值。 如同LIVC算法一樣，BIOC算法可以用于單元件以及陣列探頭系統(tǒng)。本公開也提供了 一系列渦流探頭平衡或者歸零算法，這些算法專門被設(shè)計成有助于本公開的方法。這些方法與BIOC、 MVAC和LIVC算法一 起提供了 一種全面的渦流檢驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)優(yōu)化用于檢查平行于掃描軸 的細長缺陷，該細長缺陷在本公開中^皮稱為縱向缺陷。因此，本公開的目的是提供一種用于處理和解釋從渦流陣列探頭檢 驗系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)的方法，該方法消除了基線偏移以及基線漂移的問 題，而不會損害對縱向缺陷的檢測。本公開的另一目的是該方法在機才成上可簡單地實施，并且不要求渦 流探頭相對于測試件旋轉(zhuǎn)。本公開的又一 目的是提供一種以有助于采用這些算法的系統(tǒng)的方 式來平tf渦流陣列探頭的方法。在本公開的優(yōu)選實施例中，環(huán)形渦流陣列探頭圍繞著測試件定位， 該測試件優(yōu)選為細長條條。各個元件感測的阻抗測量首先被位移由MVAC 算法確定的平均阻抗值，隨后再次在參數(shù)上(parametrically )位移由 LIVC算法確定的一組平移參數(shù)，以校正任何基線偏移，隨后通過低通濾 波器處理，以降低高頻噪聲，并且最后由BI0C算法調(diào)節(jié)，以便繼續(xù)校 正任何基線漂移。參照附圖，根據(jù)本發(fā)明的以下描述，本發(fā)明的其它特點和優(yōu)勢將變 得顯而易見。


圖1為示出一種典型的渦流陣列檢驗系統(tǒng)的透視圖； 圖2為本公開的優(yōu)選實施例的渦流檢驗系統(tǒng)的框圖； 圖3為均值分析校正(MVAC)算法的圖形表示； 圖4A-4C為有限初始值校正(LIVC)算法的圖形表示； 圖5A為示出有界迭代偏移校正(BI0C)算法的流程圖； 圖5B為有界迭代偏移校正(BI0C)算法的數(shù)學表示； 圖6為將有界迭代偏移校正(BI0C)算法與典型的高通濾波器對模 擬的原始數(shù)據(jù)的效果進行比較的曲線圖；圖7A-7C為示出本公開的三種平衡算法的流程圖。
具體實施方式
在現(xiàn)有技術(shù)的渦流檢驗系統(tǒng)中，在原始測量數(shù)據(jù)上使用高通濾波 器，以消除渦流探頭陣列中的元件感測的任何DC偏移。該DC偏移可以來自于各種來源，諸如但不限于測試過程中的溫度變化以及測試件之間 的冶金或幾何差異，并且可以不利地影響檢驗過程。高通濾波器非常適于消除該DC偏移，然而，在某些條件下，該相同的濾波器可能使測量 數(shù)據(jù)失真，并且妨礙對缺陷的分析和檢測。而且傳統(tǒng)的高通濾波器不能 把測試件上相當長的缺陷從DC偏移中區(qū)分開，大大增加了根本不能檢測出缺陷的可能性。本公開的方法組合起來消除這種高通濾波器的需要。
圖1示出了一種采用本公開的方法的典型渦流檢驗系統(tǒng)。多個渦流 線圈101被布置在繞測試件103的環(huán)形陣列102中。該測試件103被顯 示成具有兩個缺陷。第一缺陷105為相對較小的缺陷，垂直于渦流探頭 掃描方向定向，并且在該缺陷上獲取的掃描數(shù)據(jù)將有可能通過現(xiàn)有技術(shù) 的渦流檢驗系統(tǒng)的高通濾波器而不會發(fā)生重大失真。然而，第二缺陷10 4 相當長，并且平行于渦流探頭掃描方向定向。在該第二缺陷104的情況 下，從掃描中獲得的數(shù)據(jù)將很可能由于使用高通濾波器而失真。
接口電纜106將來自設(shè)備組件107的激勵信號傳送到渦流陣列102 并且將渦流陣列102感測的測量信號傳送回該設(shè)備組件107,在設(shè)備組 件107將使用本發(fā)明的方法處理所接收的數(shù)據(jù)。根據(jù)渦流檢驗系統(tǒng)的復 雜性，設(shè)備組件107通常為手持式設(shè)備或基于PC的系統(tǒng)。
圖2通過使用簡化框圖示出了本公開的優(yōu)選實施例，其將在圖1的 渦流檢驗系統(tǒng)內(nèi)運行。盡管本公開下面的討論專門談及圖2中示出的實 施方式，但本公開并不限于此。本公開的方法可應用到其它實施方案， 包括但不限于沒有低通濾波器212的實施方式以及其中MVAC算法206 在每一測試件201上運行多于一次的實施方式。本發(fā)明的方法也可應用 到其它的渦流探頭陣列配置中，諸如但不限于線性的、楔形的以及矩形 的和其它測試物體，諸如但不限于管焊縫(pipe weld)、金屬板以及 有形狀的耦合件。
當渦流陣列探頭202掃描測試件201時，從其接收的測試信號通過 模擬電路204而被處理并數(shù)字化。用于處理并數(shù)字化來自渦流陣列探頭 202的原始模擬信號的許多方法對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的，并且不 專門限于本公開的方法。接近傳感器203檢測新測試件的前沿，并且警 告接近檢測器塊205。接近檢測器塊隨后將使得來自MVAC算法塊206和 LIVC算法塊209的新調(diào)節(jié)參數(shù)能夠分別加載到寄存器207和210中。MVAC算法塊206粗略測量新測試件的基線阻抗，并且該數(shù)值——在 本公開中被稱為平均阻抗位移值一_用于使隨后的每一個數(shù)據(jù)點移位， 補償新測試件上存在的整體平均阻抗變化。LIVC算法塊209為渦流探頭 陣列202中的每一個元件計算一組平移參數(shù)，并且使用這些數(shù)值調(diào)節(jié)隨 后的每個讀數(shù)，大大減小了渦流探頭陣列的不同元件之間測量讀數(shù)的分 散性。MVAC算法206和LIVC算法209以及平均阻抗位移值和LIVC平移 參數(shù)之間的相關(guān)性在下面隨后的部分中詳細討論。數(shù)字化的數(shù)據(jù)通過低通濾波器塊212,以消除渦流陣列探頭202感 測的任何高頻噪聲。隨后通過由BIOC算法213計算的偏移校正因子來 調(diào)節(jié)濾波后的數(shù)據(jù)。BIOC算法213迭代地調(diào)節(jié)測試件201的基線阻抗(如 渦流陣列探頭202感測的)至阻抗平面中的零點。為了防止?jié)撛诘娜毕?數(shù)據(jù)失真，當數(shù)據(jù)讀數(shù)超過指定閾值時，暫停該迭代調(diào)節(jié)過程。下面在 隨后的部分中詳細討論BIOC算法213以及校正因子的計算。一旦被BIOC算法213校正，經(jīng)過調(diào)節(jié)的探頭數(shù)據(jù)繼續(xù)傳到設(shè)備電 路216，在設(shè)備電路216它可以被其它數(shù)字信號處理算法分析，顯示給 用戶，儲存起來供以后分析，或者相對于報警算法而進行核對。MVAC算法測試件之間的整體基線阻抗變化的 一 個重要來源來自于測試件本 身之間的冶金和幾何變化。即使在測試前采用精確的標準或者參考平臺 (golden unit)來完全校準并平纟軒渦流陣列抬:馬全系統(tǒng)的理想情況下，例 如，制造工藝的變化或環(huán)境溫度的改變將無疑會導致渦流探頭感測的基 線阻抗的差異。這些不可避免的阻抗差異代表對渦流檢驗系統(tǒng)敏感度的 重大阻礙，并且因此在每個新測試件開始時，需要一種算法來最小化這 些整體平均阻抗位移。圖3示出了該新算法，在本公開中稱為均值分析校正(MVAC)算法。 當新測試件被渦流檢驗系統(tǒng)的接近傳感器檢測時，來自渦流探頭陣列的 每一元件的阻抗測量被平均，以計算新測試件的基線阻抗值——由虛十 字302來表示。為了防止測試件中的任何缺陷或者損壞的陣列元件錯誤 地使該計算值偏離，僅僅那些落入由虛線圈301表示的預定范圍內(nèi)的讀 數(shù)被包含在計算中。黑色圓圏304代表在該計算中使用的讀數(shù)?；疑珗A 圈305代表可能的缺陷或者不好的讀數(shù)，并且從該計算中去除。通過取有效阻抗讀數(shù)的均值或中值來計算平均阻抗位移值，該值代表計算的基線阻抗值302和阻抗平面中的"零點"之間的增量，由實十 字303表示。然后對于測試掃描的剩余部分將在測試件上進行的所有隨 后測量(包括預定范圍301外的那些)都位移該增量值。如可以從圖3 中看到的，該位移大大減小了新測試件的基線阻抗偏移。 LIVC算法如可以從圖3看到的，MVAC算法是一種將渦流探頭陣列的元件所感 測的整體平均阻抗位移到阻抗平面303中的零點的有效方法。然而，來 自每一元件的各個阻抗讀數(shù)304仍然廣泛地分散于零點303周圍。這種分散為渦流探頭中的每一單個元件感測的局部冶金和幾何變化的結(jié)果。 需要一種算法在單個元件的基礎(chǔ)上來調(diào)節(jié)測試件之間的這些偏移變化。圖4A-4C剛好示出了這種算法有限初始值校正(LIVC)算法。與MVAC算法 一起使用，LIVC算法可以用于通過最小化阻抗平面中的測量分散性而進 一 步減小渦流測量數(shù)據(jù)的基線偏移。圖4A表示已經(jīng)由MVAC算法處理過的測量數(shù)據(jù)。阻抗平面401中的 每個黑色圓圏402代表來自渦流探頭陣列的元件的阻抗測量。由MVAC 算法進行的校正已經(jīng)確保了阻抗讀數(shù)一般以零點403為中心，然而在測 量讀數(shù)402之間仍然存在相當大的分散性。圖4B示出了 LIVC算法的應用。由測試員來設(shè)定一對稱為X 4(M和 Y 405的平移因子。如可以從圖4B中所看到的，X平移因子404在阻抗 平面401內(nèi)定義了關(guān)于垂直軸對稱的矩形區(qū)域406,,并且Y平移因子 405定義了關(guān)于水平軸對稱的類似區(qū)域407。這些平移因子用于在參數(shù) 上調(diào)節(jié)每一阻抗讀數(shù)402,并且為渦流探頭陣列中的每一元件定義一組 平移參數(shù)——由箭頭408和409表示。落在陰影區(qū)域406和407之外的 測量在水平方向和垂直方向上朝著零點403分別^皮位移X 404和Y 405 平移因子。落入水平陰影區(qū)域407內(nèi)而未落入垂直陰影區(qū)域406內(nèi)的測 量在垂直方向被位移到水平軸，并且在水平方向上朝著零點位移X平移 因子404。同樣地，落在垂直陰影區(qū)域406內(nèi)而未落入水平陰影區(qū)域407 內(nèi)的測量在水平方向上^皮位移到垂直軸，并且在垂直方向朝著零點位移 Y平移因子405。最后，落在水平陰影區(qū)域407和垂直陰影區(qū)域406內(nèi) 的測量精確地^皮位移到零點403。探頭每次位移的幅度和方向——這是 渦流探頭陣列中的每 一 元件獨有的——被定義為用于每 一 元件的平移 參數(shù)，并且再次最好用箭頭408和409表示。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，LIVC算法對每個測試件運行一次，儲存用于渦流探頭陣列的整組平移參 數(shù)，并且對于測試掃描的剩余部分，通過那些參數(shù)調(diào)節(jié)所有隨后的讀數(shù)。圖4C表示已被LIVC平移參數(shù)調(diào)節(jié)后的測量數(shù)據(jù)。測量讀數(shù)402仍 以零點403為中心，但是現(xiàn)在更緊緊地聚集在該點周圍，大大減小了基 線偏移。BIOC算法MVAC和LIVC算法共同工作，以校正渦流陣列^H瞼系統(tǒng)中不同測試 件之間的任何基線阻抗變化。然而，它們對于校正沿著各個測試件的掃 描軸觀察到的阻抗變化絲毫不起作用。沿著測試件掃描軸的阻抗非一致 性可以導致通稱為基線漂移的現(xiàn)象，其中渦流探頭感測的基線阻抗趨于 在掃描過程中在阻抗平面內(nèi)漂移。在系統(tǒng)中沒有對此進行校正的高通濾 波器，需要一種新的算法來專門解決基線漂移。通過以由恒定的預定斜率值定義的較小的迭代步長朝著阻抗平面 中的基線或者零點驅(qū)動從渦流探頭陣列中的每個元件所感測的數(shù)據(jù)信 號，來執(zhí)行有界迭代偏移校正(BIOC)算法。對于幅值大于預定闊值因而 暗示有潛在缺陷的測量，暫停該驅(qū)動調(diào)節(jié)以保存測量數(shù)據(jù)。該斜率值通 常被選擇為預期的基線漂移的平均斜率的兩倍。對于給定的測試設(shè)置， 這對于測試員而言是公知的數(shù)值，并且當首次安裝渦流檢驗系統(tǒng)時通常 根據(jù)經(jīng)驗確定。該閾值通常被選擇為剛好低于報警設(shè)置的數(shù)值，以提供 被視為基線漂移誤差的讀數(shù)與被視為合理缺陷的讀數(shù)之間的某種滯后。 再次，當渦流檢驗系統(tǒng)被首次安裝時，該閾值和報警設(shè)置之間所要求的 增量通常根據(jù)經(jīng)驗確定。通過消除或大大降低測量信號上的高頻噪聲， 使用低通濾波器(如圖2所示)可以大大降低該閾值和報警設(shè)置之間的 所要求的增量。圖5A以流程圖的方式給出了 BIOC算法，而圖5B以數(shù)學方式給出 了該算法。這些圖中的任一個或者兩個都應當^f皮用于幫助下面對BIOC 算法的詳細討i侖。在每次測量后，校正因子(Cn)被加到原始數(shù)據(jù)點(Xn)上以產(chǎn)生 校正值(Yn)。在算法的第一循環(huán)中(n=0),基于第一原始數(shù)據(jù)點(X。) 的符號初始化校正因子(C。)。如果第一原始數(shù)據(jù)點(X。)為正，代表 讀數(shù)高于基線或者處于阻抗平面的上部兩個象限內(nèi)，則校正因子(C。) 被初始化到負的預設(shè)斜率值(-S)。如果笫一原始數(shù)據(jù)點(X。)為負，代表讀數(shù)低于基線或者位于阻抗平面的下部兩個象限內(nèi)，則校正因子(c。)被初始化到預設(shè)的斜率值(s)。在正常條件下——當先前的校正數(shù)值()的幅度處于設(shè)定的閾值范圍內(nèi)時——每次被加到原始數(shù)據(jù)點(X )之前調(diào)節(jié)校正因子(Cn)。這種調(diào)節(jié)是基于先前校正值(Yn—J的符號。如果先前的校正值(Yd)為正，代表讀數(shù)高于基線或者處于阻抗平面的上部兩個象限內(nèi)，則將校正因子(Cn)減小斜率值。如果先前的校正值(Yh)為負，代表讀數(shù)低 于基線或者處于阻抗平面的下部兩個象限內(nèi)，則將校正因子(Cn)增加 斜率值。通過這種方式，渦流探頭所感測的任何信號漂移，正的或者負 的，將在最初幾次測量過程中被抵償?shù)?。與該正常運算相反，當先前的校正值(Yn—!)的幅度位于設(shè)定的閾值 范圍之外——很可能暗示測試件中的缺陷——不對校正因子(Cn)進行 調(diào)節(jié)，并且使用先前的校正因子值(Cw)。通過這種方式，校正算法將 保存任何潛在的缺陷數(shù)據(jù)，同時仍維持DC偏移補償。圖6通過將模擬的阻抗讀數(shù)繪圖為一維標量值(來自渦流探頭陣列 中的單個元件的信號的垂直分量)用圖形示出了 BI0C算法的功能。短 的虛曲線601代表原始的未校正的數(shù)據(jù)，其顯示了穩(wěn)定的并且恒定的基 線漂移(大約0.1計數(shù)(count) /測量)。實曲線602代表采用BI0C 算法校正過的模擬數(shù)據(jù)。對于最初的四十次測量，基線漂移被補償，并 且基線阻抗被保持在零點附近，并且保持在那里直到檢測到缺陷。在那 個點(在測量#40處)，偏差校正調(diào)節(jié)值保持恒定，并且不改變?nèi)毕輸?shù) 據(jù)測量，如可通過將實曲線602的形狀與短虛曲線601的形狀在測量#40 和測量#58之間對比而觀察到的。注意缺陷一旦通過，重新開始對校正 值的迭代調(diào)節(jié)，并且基線偏移4艮快返回到零點。為了對比，長的虛曲線 603代表通過典型的高通濾波器處理過的模擬數(shù)據(jù)。基線漂移被消除了 ， 但測量# 4 0和# 5 8之間的缺陷數(shù)據(jù)被大大失真。渦流陣列探頭平衡在前面的部分中公開的MVAC、 LIVC和BIOC算法用于校正與沿著測 試件或測試件之間的阻抗變化有關(guān)的基線偏移。然而，所有的這三種算 法要求渦流測試探頭在測試開始前被合理地平衡，使得可以知道渦流探 頭所感測的任何相當大的基線偏移僅僅來自于測試件阻抗變化。假定是 這樣，可合理地假定采用本公開算法的渦流測試系統(tǒng)將比現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)要求更精確的探頭平衡。為了提供此，公開了下面三種渦流探頭平衡 算法，這些算法執(zhí)行簡單，并且可以采用質(zhì)量未知的測試件進行。圖7A-7C通過一系列流程圖示出了三種渦流探頭平衡或者歸零算 法。所有的這三種算法平衡了渦流陣列探頭，而不需要理想的測量標準 或者參考平臺，并且因此可以方便地比現(xiàn)有的平衡算法更經(jīng)常地運行。 對于下面的論述，假定渦流檢測系統(tǒng)已經(jīng)首先被校準，使得任何實際的 缺陷——即測試件上的合理物理缺陷而非不適當?shù)奶筋^平衡的錯誤假 象——將出現(xiàn)在阻抗平面的正半部分。這種校準過程對于本領(lǐng)域技術(shù)人 員應當是公知的。釆用這種設(shè)置，信號的正包絡可以用于缺陷檢測，并 且其負包絡可以用于渦流陣列探頭平衡質(zhì)量確認。圖7A所示的第一種方法在其中可能并且方便地在行中掃描并且?guī)?次旋轉(zhuǎn)一個測試件的測試情形下是有用的。最初采用未確定質(zhì)量的測試 件平衡渦流陣列的元件。相同的測試件隨后被返回到檢驗過程的起點并 旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的角度是任意的，只要單個渦流陣列元件檢驗與首次檢驗期 間不同的測試件部分即可。如果在第二次檢驗過程中在主要端(leading extremity)上的平衡區(qū)中^r測到細長缺陷，則丟棄測試樣品，并且用 下一個測試樣品重復該過程，直到在平衡區(qū)中檢測不到缺陷為止。圖7B所示的第二種方法在測試件可以僅浮皮測試一次并且在其首次 且唯——次測試掃描后必須立刻確定測試件質(zhì)量的測試情形下是有用 的。最初使用未確定質(zhì)量的第一測試件平衡渦流陣列元件。該第一個測 試件隨后被視為有缺陷的并且被丟棄到廢物箱(failure bin)中。第 二測試件隨后被檢測。如果完成了對第二測試件的掃描，而渦流探頭陣 列的任何元件都未提供延伸進入阻抗平面的負半部分中的輸出，則隨后 第二測試件被視為通過，并且渦流探頭被視為平衡。然而，如果任何一 個探頭陣列測量延伸進入阻抗平面的負半部分中，則假定在第 一測試件 上出現(xiàn)了不合適的平衡。停止對第二測試件的掃描，并且(利用第二測 試件)重新平衡渦流陣列的元件。第二測試件隨后被視為有缺陷的，并 且被丟棄到廢物箱中。隨后選擇第三測試件，并且重復確認掃描過程。 循環(huán)繼續(xù)直到在平衡循環(huán)后掃描測試件，而渦流探頭陣列的任何元件不 產(chǎn)生負測量。圖7C示出的第三種方法在測試件可以但J波測量一次4旦確定該測試 件的質(zhì)量可以推遲到直到已掃描第二測試件的測試情形下是有用的。最初采用未確定質(zhì)量的第 一 測試件平衡渦流陣列的元件。該第 一 測試件隨后被放在一邊(set aside),并且檢驗第二測試件。如果完成了對第的負半部分中的輸出，則第一和第二測試件都被視為通過，并且渦流探 頭被視為平衡。然而，如果任何探頭陣列測量確實延伸進入阻抗平面的 負半部分中，則假定在第一測試件上已經(jīng)發(fā)生不合適的平衡。停止對第二測試件的掃描，并且(利用第二個測試件)重新平衡渦流陣列的元件。 第一測試件隨后被視為有缺陷的，并且被丟棄到廢物箱中，而第二測試 件被放到一邊。隨后選擇第三測試件，并且重復確認掃描過程。該循環(huán) 持續(xù)直到在平衡循環(huán)后掃描測試件，而渦流探頭陣列的任何元件都不產(chǎn) 生負測量。盡管已經(jīng)關(guān)于特定的實施例描述了本發(fā)明，但對本領(lǐng)域的技術(shù)人員 而言，許多其它的改變和修改以及其它的用途將會是顯而易見的。因此， 優(yōu)選地本發(fā)明不限于這里的具體公開。
權(quán)利要求
1、一種用于消除測試系統(tǒng)中信號漂移的影響的方法，該方法不使用高通濾波器，該方法包括僅僅當測量讀數(shù)位于一定的閾值范圍內(nèi)時，以設(shè)定的恒定斜率值將信號漂移朝向基線校正，以放置阻礙缺陷分析。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括通過平均初始阻抗測量以確定位 移常數(shù)，并且將隨后的讀數(shù)位移所述位移常數(shù)，來一部分一部分地減小 測量變4t。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，包括利用初始阻抗測量的平均值來確 定位移常數(shù)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，包括利用初始阻抗測量的中值來確定 位移常數(shù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括通過在參數(shù)上將測量在水平方向 和垂直方向上位移一組用戶定義的平移參數(shù)，來減小測量之間的分散效 應。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括利用渦流探頭并且執(zhí)行三種算法 的至少其中一種，以消除渦流探頭感測的基線偏移，而不用掩蔽指示縱向缺陷的渦流探頭數(shù)據(jù)，該缺陷沿著渦流探頭的掃描方向延伸。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中，渦流探頭為陣列型探頭，包括 多個線圏。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，包括執(zhí)行有界迭代偏移校正(BIOC)算 法，該算法迭代地將來自探頭測量的阻抗讀數(shù)朝著阻抗平面中的零點調(diào) 節(jié)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，包括執(zhí)行有限初始值校正(LIVC)算的分散:。；。. 、 、 ； 、
10、 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，包括執(zhí)行均值分析校正(MVAC)算法, 該算法減小了由測試件到測試件的阻抗位移引起的基線偏移的范圍。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中有界迭代偏移校正(BIOC)算法利 用固定值步長。
12、 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，包括當讀數(shù)的幅度位于預設(shè)的閾值之 外時，暫停執(zhí)行有界迭代偏移校正算法。
13、 一種渦流缺陷才企測系統(tǒng)，包括渦流陣列探頭，用于感應測試物體中的渦流，并用于乂人該測試物體 獲得渦流數(shù)據(jù)；處理系統(tǒng)，用于處理該渦流數(shù)據(jù)；以及顯示系統(tǒng)，用于顯示測試物體的測試結(jié)果；.其中，處理系統(tǒng)包括有界迭代偏移校正(BIOC)裝置，該裝置被構(gòu)建 為通過迭代地將來自各次測量的阻抗讀數(shù)朝著阻抗平面中的零點調(diào)節(jié) 而減小基線偏移。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，還包括均值分析校正(MVAC)裝置， 該裝置被構(gòu)建為減小測試物體到測試物體的平均阻抗位移引起的基線 偏移的范圍。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，還包括有限初始值校正(LIVC)裝 置，該裝置被構(gòu)建為減小從包括渦流陣列探頭的感測元件的各個元件所 感測的阻抗讀數(shù)的分散性。
16、 根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，包括設(shè)置在BIOC裝置前的低通濾波器。
17、 根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中，BI0C裝置被構(gòu)建為保存潛在 的缺陷數(shù)據(jù)，同時維持DC偏移補償。
18、 根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，還包括接近檢測器，該檢測器感測 渦流陣列探頭何時離測試物體在預定的距離內(nèi)，并且用于使MVAC和 LIVC算法同步。
19、 根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中MVAC裝置被構(gòu)建為排除從MVAC 裝置獲得的位于與合理的缺陷或者瑕瘋有關(guān)的數(shù)值的設(shè)定范圍之外的 測量。
20、 根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中MVAC裝置被構(gòu)建為產(chǎn)生平均和 中間阻抗值之一，該平均和中間阻抗值之一對每個測試物體計算一次， 并且隨后用在對測試物體的掃描中。
21、 根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中LIVC裝置被構(gòu)建成利用操作者 定義的平移因子將阻抗讀數(shù)位移到更靠近阻抗平面中的零點。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中平移因子包括一對分別與x和y 方向有關(guān)的因子。
23、 根據(jù)權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中平移因子包括固定的矢量。
24、 一種用于平衡渦流陣列探頭的各個元件的算法，包括 在至少一個質(zhì)量未知的測試件上進行平衡；并且隨后掃描所述測試件以證實結(jié)果。
25、 根據(jù)權(quán)利要求24的方法，包括在單個質(zhì)量未知的測試件上 進行平衡，在掃描之前相對于測試探頭而旋轉(zhuǎn)所述測試件。
26、 4艮據(jù)權(quán)利要求24的方法，包括以在測試后立即確定零件(part ) 質(zhì)量的方式來掃描多個測試件，其中每一個測試件僅可以#皮測試一次。
27、 根據(jù)權(quán)利要求24的方法，包括以在已經(jīng)掃描隨后的測試件之 后確定零件(part)質(zhì)量的方式掃描多個測試件，其中每一個測試件僅 可以:被測試一次。
全文摘要
本發(fā)明涉及在渦流檢驗系統(tǒng)中用于縱向缺陷檢驗的方法和算法。一種數(shù)據(jù)處理算法的集合，當一起使用時，適于取代渦流檢驗系統(tǒng)中的高通濾波器階段，并且提供了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)被優(yōu)化成檢驗測試件中平行于掃描軸的細長缺陷。該算法利用數(shù)學技術(shù)來消除測試件之間的基線阻抗偏移，在掃描期間校正偏移漂流，并允許僅使用一組質(zhì)量未知的測試件來平衡系統(tǒng)。
文檔編號G01N27/90GK101281169SQ200810100330
公開日2008年10月8日 申請日期2008年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月5日
發(fā)明者B·勒帕格, P·瓦尚 申請人:奧林巴斯Ndt公司