實(shí)驗名稱(chēng)：脈沖渦流檢測實(shí)驗

　　研究方向：作為無(wú)損檢測技術(shù)的一種，脈沖渦流檢測技術(shù)建立在電磁感應原理基礎上，用來(lái)檢測導電材料中的缺陷。脈沖渦流檢測的原理與傳統渦流檢測基本相同，區別在于激勵方式和信號分析方法的不同。在金屬舊結構件再制造檢測中，脈沖渦流起著(zhù)十分重要的作用。作為金屬材料的缺陷，無(wú)論是存在于表面還是隱藏于內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，而隱藏在金屬內部的缺陷卻難以發(fā)覺(jué)。

　　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)應用于金屬表面和亞表面缺陷尺寸的評估中，并且能夠準確識別出同時(shí)存在的不同類(lèi)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(lái)判斷裂紋寬度。國防科技大學(xué)團隊研究的“頻譜分離點(diǎn)”分類(lèi)方法，能夠通過(guò)頻譜信息檢測出裂紋的種類(lèi)，增強脈沖渦流檢測的準確度。本實(shí)驗通過(guò)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(wú)缺陷鋁板樣件對周?chē)艌?chǎng)的影響。分析鋁板內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制。

　　實(shí)驗目的：實(shí)現缺陷位置與深度和檢測信號特征量之間對應關(guān)系的研究，為后續實(shí)驗做論證和鋪墊。

　　測試設備：功率放大器、信號發(fā)生器、數據采集卡、霍爾傳感器、計算機、激勵線(xiàn)圈、被測樣品

　　實(shí)驗過(guò)程：脈沖渦流檢測系統的組成包含：硬件檢測平臺、數據分析軟件平臺。硬件平臺可以實(shí)現信號的發(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據采集程序、檢測系統界面、數據分析與處理過(guò)程。通過(guò)軟件平臺實(shí)現特征量提取、實(shí)時(shí)顯示、數據存儲等功能。系統硬件由探頭及檢測裝置組成，如圖1-1所示，該系統包含：信號發(fā)生器、功率放大器、信號調理電路、數據采集卡以及計算機等。

　　在脈沖渦流檢測實(shí)驗中，波形發(fā)生器會(huì )產(chǎn)生一個(gè)頻率、幅值和占空比均可調的方波信號，功率放大器可以對波形發(fā)生器輸出的信號放大，放大倍數為10，經(jīng)由放大器后的信號作為激勵線(xiàn)圈的激勵源。交變的電流會(huì )激發(fā)出一個(gè)變化的磁場(chǎng)，當檢測線(xiàn)圈靠近被測鋁板時(shí)，由于交變磁場(chǎng)的作用，被測鋁板試件中將會(huì )形成渦流，而交變磁場(chǎng)所生成的渦流場(chǎng)也是交變的，所以被測鋁板上就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)由交變渦流感生出的第二個(gè)磁場(chǎng)，激勵線(xiàn)圈所激發(fā)的第一個(gè)磁場(chǎng)會(huì )和渦流感生的第二個(gè)磁場(chǎng)形成合磁場(chǎng)，探頭底面中心的霍爾傳感器可以檢測到疊加磁場(chǎng)的變化。在信號調理模塊，霍爾傳感器的輸出信號會(huì )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，信號就能夠被數據采集卡所識別，滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)輸入量程范圍。數據采集卡內集成有A/D轉換器，可以將探頭輸出的模擬信號轉變?yōu)閿底中盘杺魉徒o計算機。通過(guò)計算機軟件調控數據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的上位機軟件平臺，通過(guò)軟件界面可以直觀(guān)的顯示多種信號，并且可以對信號進(jìn)行數據處理。利用Matlab程序對信號進(jìn)行分析，得出信號特征量和樣件缺陷之間的對應關(guān)系。

　　圖1-1脈沖渦流硬件檢測實(shí)驗框圖

　　實(shí)驗結果：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(guò)脈沖渦流檢測平臺對內部缺陷進(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(guò)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(jiàn)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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