非磁性金屬薄板磁聲電成像無損檢測裝置及檢測方法
【專利摘要】一種非磁性金屬薄板的磁聲電成像無損檢測裝置，其超聲激勵子系統(tǒng)(1)連接超聲探頭(9)，超聲探頭(9)與被測非磁性金屬薄板(6)之間通過耦合劑接觸，電磁激勵子系統(tǒng)(2)連接線圈(8)。檢測時，線圈(8)連接信號檢測處理子系統(tǒng)(5)，信號檢測處理子系統(tǒng)(5)連接圖像重建子系統(tǒng)(4)，控制子系統(tǒng)(3)連接超聲激勵子系統(tǒng)(1)、電磁激勵子系統(tǒng)(2)、信號檢測處理子系統(tǒng)(5)和圖像重建子系統(tǒng)(4)。所述的線圈(8)既作為發(fā)射線圈又作為接收線圈，作為激勵線圈為被測非磁性金屬薄板(6)提供靜磁場，同時作為接收線圈接收被測非磁性金屬薄板(6)在超聲激勵和電磁激勵作用下的感應電動勢信號。
【專利說明】非磁性金屬薄板磁聲電成像無損檢測裝置及檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用磁聲電成像技術檢測非磁性金屬薄板內(nèi)部缺陷的裝置和方法。
【背景技術】
[0002]無損檢測技術是在不損傷被測對象的條件下，利用材料內(nèi)部結構異?；蛉毕荽嬖谒鸬膶帷⒙?、光、電、磁等反應的變化，來實現(xiàn)對各種工程材料、零部件、結構件等內(nèi)部貨表面缺陷的檢測，并對檢測對象存在缺陷的類型、尺寸、形狀、位置等信息做出判斷和評價的技術。無損檢測涉及了物理學、材料學、電子信息技術等多個學科及【技術領域】。
[0003]目前對于金屬板面的部件常規(guī)的檢測方法包括超聲波檢測、射線檢測、漏磁檢測、渦流檢測以及聲發(fā)射檢測技術等，傳統(tǒng)檢測技術在金屬構件的檢測中取得了很好的效果，但任何一種單一的方法都不可能實現(xiàn)所有金屬構件的高靈敏檢測，尤其對微細缺陷和疲勞損傷的金屬構件的檢測，目前的技術很難從整體信號中提取材料的局部微細缺陷存時的微弱信號，因此急需高靈敏的金屬構件缺陷檢測方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有方法不能對微細缺陷和疲勞損傷的金屬薄板構件進行檢測的不足，提供一種金屬薄板的磁聲電成像的無損檢測方法及裝置。
[0005]本發(fā)明解決技術問題采用的技術方案為:
[0006]—種非磁性金屬薄板的磁聲電成像無損檢測方法，是一種基于磁聲電成像技術的電阻抗成像的無損檢測方法。其原理為:對非磁性金屬薄板同時施加超聲激勵和電磁激勵，在磁場作用下，施加的超聲激勵引起非磁性金屬薄板金屬離子的振動，產(chǎn)生感生電動勢，利用線圈檢測到感應電信號，對檢測到的電信號進行圖像重建，通過重建圖像反映非磁性金屬薄板內(nèi)部存在的缺陷。與現(xiàn)有單純超聲無損檢測技術相比，本發(fā)明對被測非磁性金屬薄板的電導率變化敏感，對比度高，與現(xiàn)有的電磁無損檢測技術相比，本發(fā)明方法分辨率高。
[0007]應用本發(fā)明金屬薄板的磁聲電成像無損檢測方法的裝置包括超聲激勵子系統(tǒng)、超聲探頭、電磁激勵子系統(tǒng)、線圈、信號檢測處理子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)，以及圖像重建子系統(tǒng)。超聲激勵子系統(tǒng)連接超聲探頭，超聲探頭與被測金屬薄板之間通過耦合劑接觸。電磁激勵子系統(tǒng)和信號檢測子系統(tǒng)通過切換開關連接線圈。線圈既作為激勵線圈，為非磁性金屬薄板提供電磁激勵，同時也作為檢測線圈，接收非磁性金屬薄板金屬離子的振動產(chǎn)生的感應電動勢信號。所述的線圈位于非磁性金屬薄板附近，線圈的平面與非磁性金屬薄板處于非垂直關系，線圈距離非磁性金屬薄板位置越近，線圈平面與非磁性金屬薄板平面之間的夾角越小，信號檢測處理子系統(tǒng)檢測的信號強度越大，線圈平面與非磁性金屬薄板平面平行檢測效果最好。在控制子系統(tǒng)的控制下，線圈兩端連接切換開關，通過分時切換方式實現(xiàn)線圈的兩種功能。線圈接收感應電動勢信號，將電信號送入與之連接的信號檢測處理子系統(tǒng)。信號檢測處理子系統(tǒng)連接圖像重建子系統(tǒng)，控制子系統(tǒng)連接超聲激勵子系統(tǒng)、電磁激勵子系統(tǒng)、信號檢測處理子系統(tǒng)和圖像重建子系統(tǒng)。本發(fā)明所述的金屬薄板的磁聲電成像無損檢測方法不同于現(xiàn)有的磁聲電醫(yī)學成像方法，省去了永磁體提供靜磁場，所述的電磁激勵子系統(tǒng)主要由信號發(fā)生電路和功率放大電路組成，信號發(fā)生電路連接功率放大電路，同時線圈既作為激勵線圈也作為檢測線圈，所述的電磁激勵子系統(tǒng)與線圈相連時為金屬薄板提供電磁激勵。
[0008]本發(fā)明所述的成像方法和電導率重建方法，主要包括兩個步驟，現(xiàn)描述如下:
[0009]第一步:被測非磁性金屬薄板的測量電壓與已知參量的數(shù)學關系式，被測金屬薄板在超聲激勵和電磁激勵的共同作用下，在金屬薄板內(nèi)產(chǎn)生離子振動，離子的振動可以看成是在金屬薄板內(nèi)形成的局部電流源。通過線圈獲取的被測非磁性金屬薄板的感應電信號Uab可以利用以下公式表示:
【權利要求】
1.一種非磁性金屬薄板的磁聲電成像無損檢測裝置，其特征在于，所述的檢測裝置包括超聲激勵子系統(tǒng)(I)，超聲探頭(9)、電磁激勵子系統(tǒng)(2)、線圈(8)、信號檢測處理子系統(tǒng)(5)、控制子系統(tǒng)(3)，以及圖像重建子系統(tǒng)(4);超聲激勵子系統(tǒng)(I)連接超聲探頭(9)，超聲探頭(9)與被測非磁性金屬薄板(6)之間通過耦合劑接觸，電磁激勵子系統(tǒng)(2)通過切換開關(10)連接線圈(8);進行檢測時，線圈(8)通過切換開關(10)連接信號檢測處理子系統(tǒng)(5)，信號檢測處理子系統(tǒng)(5)連接圖像重建子系統(tǒng)(4)，控制子系統(tǒng)(3)連接超聲激勵子系統(tǒng)(I)、電磁激勵子系統(tǒng)⑵、信號檢測處理子系統(tǒng)(5)和圖像重建子系統(tǒng)⑷；所述的線圈(8)既作為激勵線圈，為非磁性金屬薄板提供電磁激勵，同時也作為檢測線圈，接收非磁性金屬薄板(6)金屬離子的振動產(chǎn)生的感應電動勢信號；在控制子系統(tǒng)(3)的控制下，線圈(8)接切換開關(10)，通過分時切換方式實現(xiàn)線圈的兩種功能，所述的切換開關10 —端連接線圈，另一端在控制子系統(tǒng)(3)的控制下連接電磁激勵子系統(tǒng)(2)或者信號檢測處理子系統(tǒng)⑷；所述的線圈⑶位于非磁性金屬薄板(6)附近，線圈⑶的平面與非磁性金屬薄板(6)處于非垂直關系，線圈距離非磁性金屬薄板(6)位置越近，線圈(8)平面與非磁性金屬薄板(6)平面之間的夾角越小，信號檢測處理子系統(tǒng)(5)檢測的信號強度越大，線圈(8)平面與非磁性金屬薄板(6)平面平行檢測效果最好。
2.應用權利要求1所述的非磁性金屬薄板的磁聲電成像檢測方法，其特征在于，所述的檢測方法對被測非磁性金屬薄板(6)同時施加超聲激勵和電磁激勵；在磁場作用下，施加的超聲激勵引起被測非磁性金屬薄板(6)的金屬離子振動，產(chǎn)生電動勢；利用線圈(8)檢測到的感應電動勢信號進行圖像重建，通過重建圖像反映被測非磁性金屬薄板(6)內(nèi)部存在的缺陷。
3.根據(jù)權利 要求2所述的非磁性金屬薄板的磁聲電成像檢測方法，其特征在于，所述的圖像重建子系統(tǒng)的重建算法描述如下: 被測非磁性金屬薄板在超聲激勵和電磁激勵的共同作用下，在非磁性金屬薄板內(nèi)產(chǎn)生離子振動，離子的振動看成是在非磁性金屬薄板內(nèi)形成的局部電流源；通過電極對檢測被測非磁性金屬薄板的電信號Uab用以下公式表示:
【文檔編號】G01N33/20GK104034857SQ201410243302
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月4日 優(yōu)先權日:2014年6月4日
【發(fā)明者】劉國強, 夏慧, 李艷紅, 李士強, 李曉南, 郭亮 申請人:中國科學院電工研究所