一種基于信息熵的渦流傳感器激勵方式的評價方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電磁無損檢測技術領域，涉及一種為裂紋檢測的平面渦流傳感器的激 勵曲線的選優(yōu)方法?？梢杂糜跍u流傳感器設計時傳感器激勵性能的一種評價方法，為渦流 傳感器設計中的激勵曲線選擇提供一種可行的算法。
【背景技術】
[0002] 渦流檢測由于其廉價、快速、環(huán)境適應性好等優(yōu)勢在機械產(chǎn)品生產(chǎn)和服役過程中 的無損檢測中發(fā)揮著不可替代的作用。平面柔性渦流傳感器作為一種曲面構件檢測一種常 用的渦流傳感器，其激勵曲線往往向單匝或幾匝的方向發(fā)展，然而，激勵曲線的形狀對渦流 傳感器的性能的影響是不得不考慮的。
[0003] 渦流傳感器檢測裂紋的原理渦流和裂紋之間的相互作用，即渦流被裂紋擾動，改 變了原來的流動的路徑和分布的情況，從而能夠檢測到裂紋。但是，當渦流方向與裂紋尤其 是微裂紋方向夾角很小時，這種擾動將極其微弱，傳感器對裂紋的靈敏度也隨之下降，從而 造成很大的漏檢概率。所以要求設計的渦流傳感器的激勵曲線在導體表面感應出的渦流， 在局部能夠分布在更多的方向上，從而增加渦流與裂紋之間相互作用的幾率。
[0004] 本發(fā)明的目的在于為平面渦流傳感器的激勵曲線的選優(yōu)提出一種選優(yōu)標準。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述需求，本發(fā)明提出一種采用信息熵的方法來作為激勵曲線選優(yōu)方法。
[0006] 該方法采用的步驟是這樣的：
[0007] 1.建立有限元模型，計算相同尺寸的激勵曲線在相同的導體上方感應出的渦流的 分布。
[0008] 2.對導體表面的渦流密度進行等間隔采樣，獲得渦流密度矢量。并采用下面的公 式計算渦流各個點處的渦流密度的幅值和方向，
[0009]
[0010]
[0011] 3.將夾角按照[0。，10° ]，（20°，30° ]，（30°，40° ]，（40°，50° ]，（50°，60 ° ]，（60°，70° ]，（70°，80° ]，（80°，90° ]分組，然后按照下面的公式
[0012]
[0013] 求出各個區(qū)間內(nèi)渦流分布的概率。
[0014] 4.采用信息上計算公式求出渦流在各個角度上分布的信息熵。 LiN 丄/y丄 λ u z/z }j\
[0015]
[0016] 將上述方法用在垂直于掃查方向上的不同長度線段上的渦流分布的信息上，即可 獲得局部渦流在不同方向上的分布情況。這種熵值越大，說明渦流分布的方向性越多，所對 應的渦流與短裂紋的作用值就越強，所以應的激勵曲線也就具有一定的優(yōu)勢。
[0017] 有益效果：
[0018] 本發(fā)明提出了一種利用渦流分布的信息上作為裂紋檢測渦流傳感器的激勵曲線 的擇優(yōu)條件。為平面或平面柔性渦流傳感器的激勵曲線的選擇和設計提供了一種擇優(yōu)方 法。
【附圖說明】
[0019] 圖1 :算法步驟。
[0020] 圖2 :禍流分布圖，（a)圓形線圈，（b) 3階科赫分形曲線。
[0021] 圖3 :掃查方向上渦流在不同角度上分布的信息熵：
[0022] (a) 60mm寬度科赫激勵；(b) 60mm寬度圓形線圈激勵；（c) 30mm寬度科赫激勵； (d) 30mm寬度圓形線圈激勵。
【具體實施方式】
[0023] 為了更好地說明本發(fā)明的目的和優(yōu)點，下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進 一步說明。
[0024] 首先對等大的圓形和3階科赫曲線的激勵結果進行仿真，仿真結果如圖2所示，仿 真中曲線都采用理想曲線，而試件采用等大的鋁板。
[0025] 然后對掃查方向上垂直于掃查方向的不同長度的直線段上的渦流分布熵進行了 計算，如圖3所示。
[0026] 本實施例僅對等大的圓形和3階科赫曲線在局部的渦流信息熵進行了對比。其他 類型的裂紋檢測的平面渦流傳感器的激勵曲線的選擇方法也可以采用該方法來實施。
【主權項】
1. 一種利用信息熵的方法對渦流傳感器的激勵曲線的選優(yōu)方法，其特點是利用激勵曲 線在導體表面感應出的渦流分布，統(tǒng)計在垂直于掃查方向上不同長度時，渦流在不同角度 上的分布的概率，最后求出這種分布的信息熵，從而作為渦流傳感器的激勵曲線的選優(yōu)條 件。2. 權利要求一種將渦流在不同角度分布的統(tǒng)計方法為：首先求出直線段上分布的渦 流幅值和渦流與水平方向的夾角，將夾角按照[0°，1〇° ]，（20°，30° ]，（30°，40° ]，（40°，50° ]，（50°，60° ]，（60 °，70° ]，（70°，80° ]，（80°，90°]分組，然后按照下面的公式求出各個區(qū)間內(nèi)渦流分布的概率。3.權利要求1中所描述的渦流分布的信息熵的計算方法為利用權利要求2中計算獲得 的P(Q1),采用下面的公式計算渦流在不同角度分布的信息熵，作為裂紋檢測的渦流傳感器激勵性能的一種評價 方法。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于平面渦流傳感器設計中激勵曲線的選優(yōu)算法。采用信息論中描述信息量的熵，通過對激勵線圈在導體表面感應出的渦流場進行有限元仿真結果在不同方向上渦流強度的分布進行統(tǒng)計，并求出這種分布的信息熵。以這種信息熵為作為渦流傳感器設計中的一種選優(yōu)標準。本發(fā)明利用這種信息上對比了一圈圓形線圈和一圈3階科赫分形曲線激勵下的渦流場在不同角度分布的信息上和在垂直于掃查方向的直線上的渦流場在不同角度分布的信息熵。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105138791
【申請?zhí)枴緾N201510568513
【發(fā)明人】張衛(wèi)民, 陳國龍, 龐煒涵, 肖定國, 徐春廣
【申請人】北京理工大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月9日