實(shí)驗(yàn)名稱：脈沖渦流檢測實(shí)驗(yàn)

研究方向：作為無損檢測技術(shù)的一種，脈沖渦流檢測技術(shù)建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)上，用來檢測導(dǎo)電材料中的缺陷。脈沖渦流檢測的原理與傳統(tǒng)渦流檢測基本相同，區(qū)別在于激勵方式和信號分析方法的不同。在金屬舊結(jié)構(gòu)件再制造檢測中，脈沖渦流起著十分重要的作用。作為金屬材料的缺陷，無論是存在于表面還是隱藏于內(nèi)部都有可能造成難以估量的損失。金屬表面的缺陷相對而言比較容易發(fā)現(xiàn)，而隱藏在金屬內(nèi)部的缺陷卻難以發(fā)覺。

我國國防科技大學(xué)對脈沖渦流檢測技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，廣泛地將脈沖渦流檢測技術(shù)應(yīng)用于金屬表面和亞表面缺陷尺寸的評估中，并且能夠準(zhǔn)確識別出同時(shí)存在的不同類型的缺陷。脈沖渦流檢測技術(shù)還被用于時(shí)域信號分析中，利用脈沖渦流檢測輸出信號來判斷裂紋寬度。國防科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)研究的“頻譜分離點(diǎn)”分類方法，能夠通過頻譜信息檢測出裂紋的種類，增強(qiáng)脈沖渦流檢測的準(zhǔn)確度。本實(shí)驗(yàn)通過分析脈沖渦流檢測方法所涉及的基本原理。利用仿真模型對比有缺陷和無缺陷鋁板樣件對周圍磁場的影響。分析鋁板內(nèi)部缺陷尺寸和位置的變化對輸出信號產(chǎn)生的影響，研究信號的提取辦法和處理機(jī)制。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)現(xiàn)缺陷位置與深度和檢測信號特征量之間對應(yīng)關(guān)系的研究，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)做論證和鋪墊。

測試設(shè)備：功率放大器、信號發(fā)生器、數(shù)據(jù)采集卡、霍爾傳感器、計(jì)算機(jī)、激勵線圈、被測樣品

實(shí)驗(yàn)過程：脈沖渦流檢測系統(tǒng)的組成包含：硬件檢測平臺、數(shù)據(jù)分析軟件平臺。硬件平臺可以實(shí)現(xiàn)信號的發(fā)生、放大與采集，采集到的信號可以反映出金屬缺陷的情況；軟件平臺主要完成數(shù)據(jù)采集程序、檢測系統(tǒng)界面、數(shù)據(jù)分析與處理過程。通過軟件平臺實(shí)現(xiàn)特征量提取、實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)存儲等功能。系統(tǒng)硬件由探頭及檢測裝置組成，如圖1-1所示，該系統(tǒng)包含：信號發(fā)生器、功率放大器、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡以及計(jì)算機(jī)等。

在脈沖渦流檢測實(shí)驗(yàn)中，波形發(fā)生器會產(chǎn)生一個(gè)頻率、幅值和占空比均可調(diào)的方波信號，功率放大器可以對波形發(fā)生器輸出的信號放大，放大倍數(shù)為10，經(jīng)由放大器后的信號作為激勵線圈的激勵源。交變的電流會激發(fā)出一個(gè)變化的磁場，當(dāng)檢測線圈靠近被測鋁板時(shí)，由于交變磁場的作用，被測鋁板試件中將會形成渦流，而交變磁場所生成的渦流場也是交變的，所以被測鋁板上就會產(chǎn)生一個(gè)由交變渦流感生出的第二個(gè)磁場，激勵線圈所激發(fā)的第一個(gè)磁場會和渦流感生的第二個(gè)磁場形成合磁場，探頭底面中心的霍爾傳感器可以檢測到疊加磁場的變化。在信號調(diào)理模塊，霍爾傳感器的輸出信號會和2.5V電壓差分，然后使用放大芯片對差分信號進(jìn)行信號放大，如此操作以后，信號就能夠被數(shù)據(jù)采集卡所識別，滿足動態(tài)輸入量程范圍。數(shù)據(jù)采集卡內(nèi)集成有A/D轉(zhuǎn)換器，可以將探頭輸出的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)?a target="_blank">數(shù)字信號傳送給計(jì)算機(jī)。通過計(jì)算機(jī)軟件調(diào)控?cái)?shù)據(jù)采集卡和對采樣信號進(jìn)行分析。脈沖渦流檢測裝置配備了基于LabVIEW的上位機(jī)軟件平臺，通過軟件界面可以直觀的顯示多種信號，并且可以對信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。利用Matlab程序?qū)π盘栠M(jìn)行分析，得出信號特征量和樣件缺陷之間的對應(yīng)關(guān)系。

圖1-1脈沖渦流硬件檢測實(shí)驗(yàn)框圖

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：為了找到缺陷位置與深度和信號特征量之間的關(guān)系，需要建立一種可以使缺陷位置和深度靈活變化的樣件模型。可以使用節(jié)介紹的鋁板樣件，四塊鋁板可以提供2mm、4mm、6mm8mm四種缺陷位置，即內(nèi)部缺陷距離鋁板上表面的距離，還可以提供2mm、4mm、6mm、8mm四種缺陷深度。通過脈沖渦流檢測平臺對內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測，可以得到圖1-2所示的缺陷信號波形。對兩個(gè)不同的內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測，可以得到兩個(gè)不同的缺陷信號波形，圖1-3為波形正峰值部分的對比圖。由此可知，對于不同的缺陷位置和深度，通過檢測平臺所檢測到的信號是不同的，其中正峰值的不同是明顯可見的。

圖1-2缺陷信號檢測波形

圖1-3不同缺陷信號的峰值對比

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