專利名稱：飛行器中的結(jié)構(gòu)的無損探傷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于檢測(cè)金屬結(jié)構(gòu)中的缺陷、更特別地用于檢測(cè)無法進(jìn)入或者只是難以進(jìn)入的飛行器結(jié)構(gòu)區(qū)域中的裂紋的無損探傷技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對(duì)飛行器的結(jié)構(gòu)或者機(jī)械部分進(jìn)行定期探傷，特別是用于檢測(cè)可能存在的裂紋， 從而在需要時(shí)進(jìn)行適當(dāng)維修。通過專利申請(qǐng)ΕΡ2037^1已知一種無損探傷系統(tǒng)，其包括由附接在要探傷的表面上的多個(gè)固定線圈構(gòu)成的探頭。這些線圈的子集被依次饋電并串聯(lián)連接，以模擬對(duì)探頭要探傷的表面的連續(xù)掃描。在把線圈安裝到該表面之前，在空氣中進(jìn)行線圈的初始化，并對(duì)線圈子集發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行相互比較，以檢測(cè)該結(jié)構(gòu)中的表面裂紋。然而，該系統(tǒng)觸發(fā)的報(bào)警未必都表示有裂紋。的確，電磁干擾和/或者溫度變化和/或者結(jié)構(gòu)的機(jī)械特性的變化(例如，材料的硬化)都可能干擾渦流的循環(huán) (circulation)，并引起線圈處阻抗的變化。本發(fā)明的目的在于提供一種使用渦流檢測(cè)金屬結(jié)構(gòu)中的可能缺陷的無損探傷方法，特別地，其能夠不受外界因素或結(jié)構(gòu)中的自然變化的干擾地檢測(cè)裂紋，從而克服了上述缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種借助附接到金屬結(jié)構(gòu)的表面的線圈陣列、使用渦流來檢測(cè)所述結(jié)構(gòu)中的缺陷的無損探傷方法，該方法包括激勵(lì)線圈以及測(cè)量表示渦流的電信號(hào)，所述方法還包括使用與安裝在表面邊緣處的至少一個(gè)線圈發(fā)出的特定電信號(hào)對(duì)應(yīng)的邊緣效應(yīng)作為參考，來估算每個(gè)線圈的電信號(hào)隨時(shí)間的變化，所述變化的程度指示結(jié)構(gòu)中是否存在缺陷。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法使得可以自動(dòng)、精確并且可靠地檢測(cè)無法進(jìn)入的區(qū)域中的缺陷，同時(shí)還避免錯(cuò)誤報(bào)警。有利地，該方法包括對(duì)安裝在表面邊緣處的線圈的特定電信號(hào)進(jìn)行相互比較的步
馬聚ο這使得能夠與先前結(jié)果進(jìn)行交叉對(duì)比，以進(jìn)一步保證不發(fā)生錯(cuò)誤診斷。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利特征，該方法還包括以下步驟-通過在線圈的電信號(hào)相對(duì)于阻抗平面中的邊緣效應(yīng)的級(jí)別與所述表面上的所述線圈的空間分布之間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，來確定空間映射，以及-顯示所述空間映射。這使得可以直接定位任何指示存在缺陷的線圈的位置。有利地，該方法包括以下步驟-使用具有粘性的柔性材料來將所述線圈陣列中的每個(gè)線圈裝配到所述結(jié)構(gòu)的表
-使用所述柔性材料覆蓋線圈陣列，以及-借助所述柔性材料來保持線圈陣列與所述表面的接觸。這使得線圈能夠完美地適合于任意幾何形狀的表面、更好地接觸并且更好地保護(hù)陣列。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，該方法包括針對(duì)根據(jù)所述線圈在表面上的位置確定的檢測(cè)閾值，來分析線圈發(fā)出的電信號(hào)。這些裂紋檢測(cè)閾值使得可以快速并有效地確定線圈的電信號(hào)的級(jí)別是否是該結(jié)構(gòu)可接受的。有利地，該方法包括按預(yù)定時(shí)間間隔校準(zhǔn)所述線圈陣列，以分析所述結(jié)構(gòu)的表面上的變化。這使得在任何時(shí)候都能有效地診斷每個(gè)線圈的工作狀態(tài)。有利地，該方法包括排除任何表現(xiàn)異常的線圈的電信號(hào)。這使得即使一個(gè)或者多個(gè)線圈故障，也能執(zhí)行檢測(cè)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該方法包括以下步驟-在取邊緣效應(yīng)作為參考的同時(shí)確定線圈發(fā)出的所述電信號(hào)的相位，以及-分析所述電信號(hào)的與表面渦流對(duì)應(yīng)的相對(duì)于參考相位的相移。這使得除了表面裂紋以外，還能夠檢測(cè)位于深處(de印-lying)的缺陷。本發(fā)明還涉及一種借助附接到金屬結(jié)構(gòu)的表面的線圈陣列、使用渦流來檢測(cè)所述結(jié)構(gòu)中的缺陷的無損探傷設(shè)備，該設(shè)備包括激勵(lì)裝置，用于激勵(lì)線圈；測(cè)量裝置，用于測(cè)量表示渦流的電信號(hào)；以及數(shù)據(jù)處理裝置，用于使用與安裝在該表面的邊緣處的至少一個(gè)線圈發(fā)出的特定電信號(hào)對(duì)應(yīng)的邊緣效應(yīng)作為參考，來估算每個(gè)線圈的電信號(hào)隨時(shí)間的變化，所述變化的程度指示該結(jié)構(gòu)中是否存在缺陷。本發(fā)明還涉及一種飛行器，其包括金屬結(jié)構(gòu)和用于對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行探傷、實(shí)現(xiàn)根據(jù)上述特征之一的方法的設(shè)備。


在參照附圖閱讀本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例時(shí)，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見， 附圖中圖IA和IB示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的可以用于執(zhí)行無損探傷方法的設(shè)備，所述方法使用渦流來檢測(cè)飛行器的金屬結(jié)構(gòu)中的缺陷；圖2示出阻抗平面上的圖1所示設(shè)備的線圈的常規(guī)阻抗圖的一個(gè)例子；圖3A和;3B示出根據(jù)線圈在飛行器的結(jié)構(gòu)上的位置的線圈發(fā)出的歸一化阻抗的分布；圖4A至4C示出可以用于診斷飛行器結(jié)構(gòu)中是否存在缺陷的阻抗平面上的檢測(cè)閾值；圖5示出檢測(cè)飛行器結(jié)構(gòu)中的位于深處的缺陷的一個(gè)例子；圖6示出描述了根據(jù)本發(fā)明的在飛行器結(jié)構(gòu)上安裝線圈陣列的不同步驟的流程圖；以及
圖7示出描述了根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施例的用于檢測(cè)飛行器結(jié)構(gòu)中的缺陷的方法的不同步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及使用機(jī)載線圈陣列通過渦流來檢測(cè)金屬結(jié)構(gòu)中的缺陷。本發(fā)明的基本原理在于通過與邊緣效應(yīng)的比較來分析線圈發(fā)出的信號(hào)。圖IA和IB示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，該設(shè)備可被用于執(zhí)行使用渦流來檢測(cè)飛行器的金屬結(jié)構(gòu)中的缺陷的無損探傷方法。設(shè)備1包括線圈陣列5 ；激勵(lì)裝置7，用于激勵(lì)線圈；測(cè)量裝置9，用于測(cè)量表示渦流的電信號(hào)；計(jì)算或者數(shù)據(jù)處理裝置11，用于處理和分析電信號(hào)；以及存儲(chǔ)裝置13，用于記錄計(jì)算機(jī)程序的數(shù)據(jù)或者代碼指令。線圈陣列5包括多個(gè)并聯(lián)連接以各自當(dāng)作渦流傳感器的線圈511至536。應(yīng)注意， 取決于要探傷的結(jié)構(gòu)的厚度、體積及其它因素，線圈511至536可以是平面形式的，也可以是立體形式的。例如，每個(gè)線圈都可以具有約0. 5mm至Imm的直徑和約Imm至5mm的高度。 因此，線圈511至536的直徑可以與通常是Imm的數(shù)量級(jí)的要檢測(cè)的最小缺陷匹配，且甚至允許檢測(cè)小于Imm的裂紋。此外，取決于線圈511至536的高度，設(shè)備1可以檢測(cè)結(jié)構(gòu)3中處于幾種深度的缺陷。這在不能直接進(jìn)入結(jié)構(gòu)表層的組件中尤為有利。排列線圈陣列5，以覆蓋要探傷的結(jié)構(gòu)3的整個(gè)表面31。應(yīng)注意，線圈陣列5包括框架15或者電磁屏蔽，從而在將其與其環(huán)境隔離的同時(shí)使得每個(gè)線圈能夠具有相當(dāng)大的獨(dú)立檢測(cè)域，以避免在線圈511至536之間存在盲區(qū)。因此，線圈陣列5可以連續(xù)診斷由框架15限制的整個(gè)表面。有利的是，例如，用具有粘性、屬于填縫膠型(從而不侵蝕要探傷的結(jié)構(gòu))并且耐受比如煤油的侵蝕性液體的柔性材料17，將線圈陣列5保持在要探傷的表面上。柔性材料 17用于將每個(gè)線圈裝配到該結(jié)構(gòu)的表面上。該柔性材料17使得線圈陣列5能夠適合任意幾何形狀(例如，平面、凹形或者凸形的)的表面31且保持與其的接觸。有利的是，柔性材料17被用于覆蓋線圈陣列5，以固定并防止它受到侵蝕性產(chǎn)品的影響。在將線圈陣列5附接到該結(jié)構(gòu)的表面31上后，線圈被激勵(lì)，且測(cè)量其電信號(hào)。的確，激勵(lì)裝置7包括例如正弦型的可變電流發(fā)生器71，用于分別激勵(lì)線圈511至 536。發(fā)生器71將激發(fā)頻率饋送給線圈511至536，該激發(fā)頻率可取決于與結(jié)構(gòu)3的材料相關(guān)的參數(shù)，比如例如電導(dǎo)率、其導(dǎo)磁率以及結(jié)構(gòu)3的幾何形狀和厚度等選擇的。測(cè)量裝置9包括信號(hào)的放大裝置、濾波裝置以及有功分量和無功分量的檢測(cè)器 (未示出)，和例如用于顯示該信號(hào)的幅值和相位甚或復(fù)平面上的有功分量和無功分量的顯示裝置91。測(cè)量裝置9可以包括自動(dòng)平衡裝置。按照本發(fā)明，該方法包括使用與安裝在表面31的邊緣33處的至少一個(gè)線圈511 至516發(fā)出的特定電信號(hào)對(duì)應(yīng)的邊緣效應(yīng)作為參考，來估算每個(gè)線圈511至536的電信號(hào)隨時(shí)間的變化，所述變化的程度指示結(jié)構(gòu)中是否存在缺陷。的確，處理裝置11被配置為確定或者估算該電信號(hào)隨時(shí)間的變化。應(yīng)注意，每個(gè)線圈的電信號(hào)可以被表示在復(fù)平面上，或者更精確地說，阻抗平面上(請(qǐng)參見圖2至4C)，從而電信號(hào)的變化程度指示結(jié)構(gòu)3中存在還是不存在缺陷。因此，通過相對(duì)于邊緣效應(yīng)分析例如信號(hào)的幅值或者每個(gè)線圈的阻抗隨時(shí)間的變化，可以檢測(cè)結(jié)構(gòu)3中的可能缺陷。應(yīng)注意，邊緣效應(yīng)是隨結(jié)構(gòu)3的變化和老化而改變的相對(duì)參考，因此，通過與該參考的比較確定的信號(hào)相對(duì)于外因保持不變。的確，如果發(fā)生因?yàn)椴牧系睦匣蛘哂不?、因?yàn)榇嬖谕獠侩姶艌?chǎng)、因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)過熱或者因?yàn)槿魏纹渌鈦碜饔玫囊话阕兓?，則結(jié)果材料的響應(yīng)發(fā)生變化。但是這種變化以實(shí)質(zhì)上相同的方式同時(shí)影響線圈511至536的所有信號(hào)，因此，通過與邊緣效應(yīng)的比較來確定信號(hào)，所有這些材料的老化現(xiàn)象或者外因現(xiàn)象都不影響對(duì)裂紋或缺陷的檢測(cè)，并因此避免了錯(cuò)誤報(bào)警。此外，使用邊緣效應(yīng)作為參考，可以在結(jié)構(gòu)3上直接執(zhí)行陣列5的初始化，并且不再需要在空氣中將線圈“歸零”。因此，處理裝置11可以被配置為按設(shè)定的時(shí)間間隔(例如，在每次探傷之前)校準(zhǔn)(初始化或重新初始化)線圈網(wǎng)絡(luò)5，同時(shí)線圈網(wǎng)絡(luò)5被附接在結(jié)構(gòu)3的表面31上。記錄這些校準(zhǔn)使得可以分析結(jié)構(gòu)3的表面上的變化。在陣列5仍永久安裝在結(jié)構(gòu)3上時(shí)，校準(zhǔn)使得可以分析線圈511至536的信號(hào)的一致性，因此，可以對(duì)不同時(shí)刻的信號(hào)進(jìn)行比較，從而有效、可靠地診斷每個(gè)線圈的工作狀態(tài)。 特別是，這樣可以避免因?yàn)榻佑|不良而錯(cuò)誤解讀信號(hào)的風(fēng)險(xiǎn)。處理裝置11可以被配置為排除任何表現(xiàn)異常的線圈的信號(hào)，因此，即使一個(gè)或者多個(gè)線圈故障，也能夠使用該探傷設(shè)備 1。根據(jù)一個(gè)特定實(shí)施例，處理裝置11可以被配置為在陣列5的線圈511至536之中細(xì)分或者限定線圈分組，以使得每個(gè)分組均包括至少一個(gè)屬于安裝在表面31的邊緣33上的線圈511至516之中的邊緣線圈。每個(gè)線圈分組可以例如對(duì)應(yīng)于基本上垂直于表面的一排(an alignment)線圈。例如，陣列5 可以被細(xì)分成如下分組(511、521、531)，(512、522、532)，· · .，(516、 526、536)。第一分組(511、521、531)中的第一邊緣線圈511可被用作用于確定屬于該第一分組的線圈511、521、531的信號(hào)或者阻抗的參考。第二邊緣線圈512可被用作第二分組的參考等。的確，對(duì)于每個(gè)分組，處理裝置11通過取與屬于所述分組的邊緣線圈發(fā)出的特定信號(hào)對(duì)應(yīng)的邊緣效應(yīng)作為參考，來確定其線圈中的每個(gè)線圈的電信號(hào)。這樣對(duì)于每個(gè)分組， 允許處理裝置11對(duì)其線圈中的每個(gè)線圈在不同時(shí)刻的電信號(hào)上的變化進(jìn)行比較。應(yīng)注意，通過例如以二維方式進(jìn)行分組，每個(gè)線圈分組都可以包括兩個(gè)或者更多個(gè)邊緣線圈。此外，通過具備共用線圈，可將分組選擇成不獨(dú)立的。此外，根據(jù)第一變型，線圈分組可以被激勵(lì)裝置7同時(shí)激勵(lì)。根據(jù)第二變型，它們可以被依次(每次一個(gè)分組)激勵(lì)，以模擬對(duì)要探傷的表面31的機(jī)械掃描。圖2示出阻抗平面上的線圈的常規(guī)阻抗圖的一個(gè)例子。曲線21上的每個(gè)點(diǎn)表示歸一化有功分量RzlciCO和歸一化無功分量Lω/Ltlω限定的歸一化阻抗Z(R是線圈的電阻， L是線圈的電感，Ltl是線圈在初始化之前的電感，ω是脈沖率(pulse rate))。圖3A示出根據(jù)線圈在沒有缺陷的初始或者參考結(jié)構(gòu)3a上的位置的、線圈發(fā)出的歸一化阻抗Z的分布。曲線21上的每個(gè)小圓圈代表線圈的阻抗，該阻抗尤其取決于線圈與結(jié)構(gòu)3的邊緣33之間的距離。安裝在表面3的邊緣33處的線圈511至516的阻抗最高， 而距離邊緣33最遠(yuǎn)的線圈531至536的阻抗最低。更具體地說，根據(jù)該例子，小圓圈C1、C2和C3從邊緣33開始表示第一行中的線圈 511至516、第二行中的線圈521至526以及第三行中的線圈531至536。邊緣效應(yīng)根據(jù)每個(gè)線圈與邊緣33的距離來作用在每個(gè)線圈上。特別是，邊緣33可以被看作防止渦流循環(huán)的無窮截面裂紋。反之，裂紋可以被看作邊緣，因此，裂紋附近的線圈具有與安裝在邊緣處的線圈的阻抗等效或者相當(dāng)可比的阻抗。因此，通過對(duì)線圈511至536中每個(gè)線圈的電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量并與在邊緣上的線圈 511至516進(jìn)行比較，可以檢測(cè)并監(jiān)視裂紋的發(fā)展。通過出現(xiàn)與邊緣線圈的信號(hào)可比的信號(hào)，可以識(shí)別裂紋的發(fā)展，因此，可以被歸類為“裂紋信號(hào)”類。圖;3B示出根據(jù)線圈在有缺陷的結(jié)構(gòu)北上的位置的、線圈發(fā)出的信號(hào)的分布。例如，在其附近具有裂紋Kl和K2的邊緣線圈511、512和515的阻抗(小圓圈Cl 1 表示的)比緊鄰位置沒有裂紋的線圈513和514的阻抗(小圓圈C12表示的)高。同樣，第二行中的線圈521、5M和525的阻抗(小圓圈C12表示的)比線圈522和523的阻抗(小圓圈C13表示的)高。此外，第三行的線圈531至536的阻抗由小圓圈C14表示。如上所述，裂紋或者裂縫阻止渦流循環(huán)，因此，緊鄰該裂紋的線圈的阻抗升高。此外，裂紋的作用與邊緣效應(yīng)共同作用，因此，與邊緣等距的兩個(gè)線圈發(fā)出的信號(hào)可例如僅因?yàn)樵谶@兩個(gè)線圈之一或者另一的緊鄰位置存在裂紋而不同。實(shí)際上，通過將這些信號(hào)與允許直接診斷結(jié)構(gòu)3中的缺陷或者裂紋的檢測(cè)閾值進(jìn)行比較，可以分析線圈發(fā)出的電信號(hào)隨時(shí)間的變化。的確，圖4A至4C示出可以用于診斷結(jié)構(gòu)3中是否存在缺陷的阻抗平面上的檢測(cè)閾值Si。根據(jù)該例子，閾值Sl用于安裝在第二行中的一組線圈521至526。更一般地說，處理裝置11被有利地配置為針對(duì)根據(jù)線圈在表面31上的位置確定的檢測(cè)閾值，分析線圈發(fā)出的電信號(hào)。這樣，檢測(cè)閾值可以對(duì)應(yīng)于與邊緣33等距的每個(gè)線圈或者每組線圈。換句話說，檢測(cè)閾值取決于線圈的空間分布，且尤其取決于其與表面31 的邊緣33的距離。例如，使用不同閾值來處理邊緣線圈，這是因?yàn)樵陂_頭時(shí)由于邊緣效應(yīng)它們具有較高的阻抗級(jí)別。通常，檢測(cè)閾值使得可以確定線圈的電信號(hào)的級(jí)別是否是結(jié)構(gòu)3可接受的。圖4A示出結(jié)構(gòu)3a沒有缺陷的情況，并且示出對(duì)應(yīng)于安裝在第二行中的線圈521 至526的檢測(cè)閾值Si。根據(jù)該例子，這些線圈發(fā)出的信號(hào)(小圓圈C2表示的)當(dāng)然低于相應(yīng)的檢測(cè)閾值Si。圖4B示出結(jié)構(gòu)3c具有一些小裂紋Kll、K12的情況，因?yàn)榫€圈521至5 發(fā)出的信號(hào)(小圓圈C23表示的)即使非常接近相應(yīng)的檢測(cè)閾值Sl也仍然小于該閾值，所以這些小裂紋Kll、K12被認(rèn)為是可接受的。另一方面，圖4C示出結(jié)構(gòu)北上的裂紋Κ1、Κ2較大的情況，其中線圈521至5 發(fā)出的信號(hào)(使用小圓圈C13表示的)超過相應(yīng)的檢測(cè)閾值Si。在后面這種情況下，發(fā)出報(bào)
Sfc目。此外，處理裝置11被配置為分析電信號(hào)的級(jí)別超過檢測(cè)閾值的那些線圈的空間分布。該分析使得可以檢驗(yàn)這些級(jí)別是否超過另一被表示為裂紋長(zhǎng)度的可接受閾值，以便檢測(cè)未被超過的裂縫或者裂紋的長(zhǎng)度。此外，處理裝置11還可以被配置為對(duì)安裝在表面31的邊緣33處的線圈511至 516的特定信號(hào)相互進(jìn)行比較。對(duì)排列在結(jié)構(gòu)3的邊緣處的所有線圈511至516的并行分析使得可以交叉比較先前結(jié)果，以便更有把握未進(jìn)行錯(cuò)誤診斷。的確，這樣使得可以精確地檢查通過分析線圈的電信號(hào)的變化進(jìn)行的報(bào)警或者缺陷檢測(cè)是否真的對(duì)應(yīng)于裂紋或者缺陷，和是否不對(duì)應(yīng)于例如由于熱場(chǎng)、電磁場(chǎng)、從表面卸下線圈或者任何其它外部作用導(dǎo)致的材料特性的局部變化。特別地，如果邊緣線圈511至516中的大部分的幅值或者阻抗級(jí)別都指示存在缺陷，則可以推斷很可能是除結(jié)構(gòu)3中的裂紋以外的其它原因。的確，邊緣裂紋通常僅被一個(gè)(有可能兩個(gè))邊緣線圈檢測(cè)到，因此，大量邊緣線圈均檢測(cè)到的缺陷可被視為有問題，因?yàn)橐阎嬖谂c線圈數(shù)量一樣多的裂紋是極其不可能的。此外，有利的是，處理裝置11可以被配置為根據(jù)給出檢測(cè)到缺陷或者裂紋的線圈的相應(yīng)位置的c掃描型報(bào)告模式，確定空間映射。通過在線圈的電信號(hào)相對(duì)于阻抗平面中的邊緣效應(yīng)的級(jí)別與結(jié)構(gòu)3的表面31上的這些線圈的空間分布之間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以執(zhí)行這種空間映射。然后，顯示裝置91可以直接顯示該空間映射，這樣使得可以確定裂紋或者缺陷在該結(jié)構(gòu)中的位置。例如，圖4A至4C中示出的線圈511至536和相應(yīng)信號(hào)(C1、C2、 C3、C21 ；C22、C23、C24 ;C11、C12、C13和C14)被以相同方式施加了交叉陰影線。應(yīng)注意，為了便于診斷，可以用對(duì)應(yīng)于不同信號(hào)級(jí)別的不同顏色來在顯示裝置91上顯示線圈。應(yīng)注意，在陣列包括立體線圈(例如，高度的量級(jí)是5mm的線圈)情況下，可以使用復(fù)平面上的阻抗的有功分量或者無工分量來檢測(cè)位于深處的缺陷，如圖5所示。因此，處理裝置11被配置為確定已相對(duì)于邊緣效應(yīng)限定的信號(hào)的相位。處理裝置 11分析信號(hào)的與表面渦流對(duì)應(yīng)的相對(duì)于參考相位的相移。的確，表面渦流具有可以被看作參考相位的特定相位，并且缺陷在結(jié)構(gòu)3中越深，則相對(duì)于參考相位的相移越大。特別地， 由相對(duì)于表面渦流的57°的相移來定義標(biāo)準(zhǔn)深度，因此，可以使用角度變化診斷缺陷在結(jié)構(gòu)3的厚度內(nèi)的位置。因此，信號(hào)的相移指示裂紋的深度或者結(jié)構(gòu)3中隱藏的缺陷所處的水平。在由多個(gè)疊層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)的情況下，這尤其有利于診斷可能例如在中間層開始的裂紋。圖5的例子示出具有第一表面缺陷D1、第二位于深處的缺陷D2和甚至更深的第三缺陷D3的結(jié)構(gòu)3的一部分。小圓圈C31、C32和C33分別示出檢測(cè)缺陷D1、D2和D3的線圈發(fā)出的信號(hào)。信號(hào)C31、C32和C33的角度變化指示缺陷在結(jié)構(gòu)3中的深度。此外，應(yīng)注意，根據(jù)本發(fā)明的探傷設(shè)備1可以被集成在飛行器健康監(jiān)控系統(tǒng)中?？梢栽陟o止時(shí)甚或在飛行器的結(jié)構(gòu)工作期間連續(xù)檢驗(yàn)由探傷設(shè)備執(zhí)行的診斷。這樣使得可以充實(shí)飛行器的健康監(jiān)控。圖6示出描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例將線圈陣列5安裝在飛行器的結(jié)構(gòu) 3上的不同步驟的流程圖。在步驟E1，成型工具被安裝在要覆蓋的表面31的區(qū)域上。在步驟E2，由并聯(lián)連接的小線圈構(gòu)成的陣列5被安裝在成型工具上，并與結(jié)構(gòu)3的要探傷的表面31接觸。在步驟E3，柔性填充材料17 (粘膠)被注入成型工具于整個(gè)線圈陣列5之上，以覆蓋線圈，同時(shí)還使它們保持與表面31的接觸。在該粘膠發(fā)生聚合作用之后，其可以將線圈陣列5粘附到結(jié)構(gòu)3的金屬表層(表面)。在步驟E4，可變發(fā)電機(jī)分別激勵(lì)線圈。在步驟E5，線圈發(fā)出的電信號(hào)被測(cè)量裝置9采樣。在步驟E6，處理裝置11使用邊緣效應(yīng)作為參考確定線圈發(fā)出的信號(hào)在阻抗平面上的分布。在步驟E7，通過分析每個(gè)線圈的電子閾值的一致性，處理裝置11對(duì)線圈執(zhí)行電子診斷或者自動(dòng)校準(zhǔn)。更具體地說，針對(duì)結(jié)構(gòu)的幾何形狀分析線圈發(fā)出的信號(hào)。如果阻抗平面上的信號(hào)的間距是均勻的(換句話說，如果與邊緣33等距設(shè)置的線圈具有相同的阻抗級(jí)別)，則可以推斷線圈正常工作。然而，如果信號(hào)的間距不均勻，則可以推斷該陣列中存在至少一個(gè)線圈在安裝時(shí)損壞。對(duì)于后者，可以卸下陣列5進(jìn)行修理或者更換，并重復(fù)上述安裝步驟。應(yīng)注意，針對(duì)可能檢測(cè)到由于電纜或者電連接的最初斷開導(dǎo)致的線圈信號(hào)的異常變化，基于隨時(shí)間的電子閾值比較的診斷可以補(bǔ)充該分析。如果線圈表現(xiàn)出這種類型的異常， 則自動(dòng)排除其信號(hào)。在步驟E8，處理裝置11將對(duì)應(yīng)于構(gòu)成陣列5的線圈的各信號(hào)的特征的參考數(shù)據(jù)記錄在存儲(chǔ)裝置13內(nèi)，以隨時(shí)間用于進(jìn)一步比較和正確工作的診斷。圖7示出描述了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)特定實(shí)施例的缺陷檢測(cè)方法中的不同步驟的流程圖。在步驟E21，線圈511至536分別被發(fā)電機(jī)激勵(lì)。線圈可以被同時(shí)激勵(lì)；也可以按照將預(yù)定數(shù)量的線圈分為多組、每組中包括至少一個(gè)邊緣線圈的的模式被激勵(lì)，以提供對(duì)表面31的虛擬掃描。在步驟E22，處理裝置11將對(duì)應(yīng)于線圈的初始信號(hào)的初始數(shù)據(jù)記錄在存儲(chǔ)裝置13 內(nèi)。在步驟E23，處理裝置將該初始數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以使用邊緣效應(yīng)作為參考來確定每個(gè)線圈的電信號(hào)隨時(shí)間的變化。如果對(duì)于給定的線圈，該變化超過預(yù)定值，則可以推斷該線圈檢測(cè)到缺陷。當(dāng)存在兩個(gè)或者更多個(gè)相鄰線圈也指示出變化大于預(yù)定值時(shí)， 可確認(rèn)該缺陷。在步驟E24，處理裝置11對(duì)安裝在表面31的邊緣33處的線圈的信號(hào)相互進(jìn)行比較。這樣使得可以交叉比較先前的結(jié)果，以檢驗(yàn)該檢測(cè)是否真實(shí)地對(duì)應(yīng)于裂紋或者缺陷，而不是錯(cuò)誤報(bào)警。此外，應(yīng)注意，存儲(chǔ)裝置13可以包括含有代碼指令的計(jì)算機(jī)程序，這些代碼指令被設(shè)計(jì)為在被處理裝置11執(zhí)行時(shí)實(shí)施如上所述的根據(jù)本發(fā)明的方法。
權(quán)利要求
1.一種借助附接到金屬結(jié)構(gòu)⑶的表面(31)的線圈陣列(5)、使用渦流來檢測(cè)所述結(jié)構(gòu)(3)中的缺陷的無損探傷方法，所述方法包括激勵(lì)所述線圈和測(cè)量表示所述渦流的電信號(hào)，其特征在于，所述方法還包括通過取與安裝在所述表面的邊緣上的至少一個(gè)線圈發(fā)出的特定電信號(hào)對(duì)應(yīng)的邊緣效應(yīng)作為參考，來估算每個(gè)線圈(511至536)的電信號(hào)隨時(shí)間的變化，所述變化的程度指示所述結(jié)構(gòu)中是否存在所述缺陷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探傷方法，包括如下步驟對(duì)安裝在所述表面(31)的邊緣 (33)處的所述線圈(511至536)的所述特定電信號(hào)相互進(jìn)行比較。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的探傷方法，包括以下步驟-通過在所述線圈的電信號(hào)相對(duì)于所述阻抗平面中的邊緣效應(yīng)的級(jí)別與所述表面上的所述線圈的空間分布之間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，來確定空間映射，以及-顯示所述空間映射。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的探傷方法，包括以下步驟-借助具有粘性的柔性材料(17)，將所述線圈陣列(5)中的每個(gè)線圈裝配到所述結(jié)構(gòu)的表面(31)，-借助所述柔性材料(17)覆蓋所述線圈陣列(5)，以及-借助所述柔性材料(17)使所述陣列( 保持與所述表面的接觸。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的探傷方法，包括通過與根據(jù)所述線圈在所述表面 (31)上的位置來確定的檢測(cè)閾值(Si)進(jìn)行比較，分析所述線圈發(fā)出的電信號(hào)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的探傷方法，包括按預(yù)定時(shí)間間隔校準(zhǔn)所述線圈陣列 (5)，以分析所述結(jié)構(gòu)(3)的表面(31)上的變化。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的探傷方法，包括排除任何表現(xiàn)異常的線圈的電信號(hào)。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的探傷方法，包括以下步驟-取所述邊緣效應(yīng)作為參考，確定所述線圈發(fā)出的所述電信號(hào)的相位，以及-分析所述電信號(hào)的與表面渦流對(duì)應(yīng)的相對(duì)于參考相位的相移。
9.一種借助附接到金屬結(jié)構(gòu)(3)的表面(31)的線圈陣列(5)、使用渦流來檢測(cè)所述結(jié)構(gòu)(3)中的缺陷的無損探傷設(shè)備，所述設(shè)備包括用于激勵(lì)所述線圈的激勵(lì)裝置(7)和用于測(cè)量表示渦流的電信號(hào)的測(cè)量裝置，其特征在于，所述設(shè)備還包括數(shù)據(jù)處理裝置(11)，所述數(shù)據(jù)處理裝置(11)用于通過取與安裝在所述表面的邊緣上的至少一個(gè)線圈發(fā)出的特定電信號(hào)對(duì)應(yīng)的邊緣效應(yīng)作為參考，來估算每個(gè)線圈(511至536)的電信號(hào)隨時(shí)間的變化，所述變化的程度指示所述結(jié)構(gòu)中是否存在所述缺陷。
10.一種飛行器，包括金屬結(jié)構(gòu)和用于所述結(jié)構(gòu)的、實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的方法的探傷設(shè)備。
全文摘要
公開了飛行器中的結(jié)構(gòu)的無損探傷。本發(fā)明涉及一種借助附接到金屬結(jié)構(gòu)(3)的表面(31)的線圈陣列(5)、使用渦流來檢測(cè)所述結(jié)構(gòu)(3)中的缺陷的無損探傷方法，所述方法包括激勵(lì)所述線圈；測(cè)量表示所述渦流的電信號(hào)；以及通過取與安裝在所述表面的邊緣上的至少一個(gè)線圈發(fā)出的特定電信號(hào)對(duì)應(yīng)的邊緣效應(yīng)作為參考，來估算每個(gè)線圈(511至536)的電信號(hào)隨時(shí)間的變化，所述變化的程度指示所述結(jié)構(gòu)中是否存在所述缺陷。
文檔編號(hào)G01N27/90GK102565186SQ201110299558
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月23日
發(fā)明者馬里耶-安妮·德斯梅特 申請(qǐng)人:空中客車營(yíng)運(yùn)有限公司