阵列涡流检技术及在检测圆钢中的应用.PDF

阵列涡流检技术及在检测圆钢中的应用 车明珍 （南京钢铁有限公司特棒厂 江苏230105 ） 摘 要：本文就阵列式涡流技术的工作原理、特点，阵列式涡流检测在圆钢中的应用及检测信号处 理过程，通过实际应用中出现的一些问题及其解决过程进行分析。总结出阵列式涡流在圆钢中应用 的规律，对掌握阵列式涡流自动设备的正确调整方法作了浅析。 关键词：阵列式涡流，信号处理，自动线，检测方法 1 引言 阵列涡流检测技术是圆钢表面裂纹的有效探伤方法之一，它是通过涡流检测线圈结 构的特殊设计，并借助于计算机化的涡流探伤仪强大的分析、计算及处理功能，实现对 材料和零件快速有效的检测。在圆钢表面沿周向按一定方式布满涡流放置式（点式）探 头，这些探头是由多个独立工作的线圈构成，这些线圈按照特殊的方式排布，且激励 （又 称发射）与检测（又称接收）线圈之间形成两种方向互相抽脂的电磁场传递方式，利用 电子旋转切换扫描原理，在圆钢直线运动的同时，完成圆钢表面的涡流探伤。线圈的这 种排布方式，具有检测灵敏度高和检测速度快的优点；有利于发现取向不同的表面缺陷。 阵列式涡流检测技术克服了普通线圈对缺陷方向敏感性的缺点。 阵列式涡流检测圆钢表面特点有探伤速度快、探头使用寿命长，经济效益高等，保 证了产品使用的可靠性、安全性，能及时掌控钢材的质量。阵列式涡流自动检测设备。 本文介绍了阵列式涡流探头结构、工作原理和工作过程，阵列式涡流检测设备对圆 钢检测系统时的信号采集、信号处理过程做了简单论述，通过实际应用中出现案例及解 决的一些的问题，总结出设备调整一些行之有效的方法。 2 阵列式涡流工作原理 阵列式探头是基于两个以上线圈间的“发射-接收”原理工作的。“发射-接收”原理可以 简单地理解为：当发射线圈在被检测材料内产生一个涡流场后，该涡流场在遇到材料内 图 1-1 发射－接收线圈组合的工作原理 部缺陷或材质变化时将产生畸变，由接收线圈拾取畸变后信号并由仪器提取出该信号的 相位和幅值信息（见图 1-1）。 根据上述“发射-接收”，可以得到如图1-2所示的线圈组处于轴向和周向排列时的 检测过程。 图 1-2 周向排列和轴向排列的发射－接收线圈组 如果我们按照这样的线圈排列方式，将图 1-3 中的线圈数量沿周向方法增加并覆盖 检测探头的外表面，再利用电子技术按图 1-3 （周向展开图）中箭头所指示的顺序进行 依次触发，就可以获得一个“旋转的”、覆盖被检测材料全区域的、对轴向/周向缺陷都敏 感的阵列探头了。 图 1-3 阵列探头的顺序触发 3 阵列式涡流探头的特点 ⑴ 阵列探头的特点使其具有普通涡流探头不具有的优点。由于扫查覆盖区域大， 因此检测效率一般是常规涡流检测方法的 10～100 倍；结构形式非常灵活，可以根据被 检测零件的尺寸和型面来布置线圈，直接与被检测零件形成良好的电磁耦合，非常适合 不规则表面的检测。 ⑵ 阵列式涡流设备主要由三部分组成：驱动单元、探头、多路复用器。阵列式涡 流检测探头有多个独立工作的线圈构成，这些探头线圈按特定的结构形式密布在曲面上 构成阵列，且激励与检测线圈之间形成两种方法相互垂直的电磁场传递方式。工作时不 需使用机械式探头扫描，只需按照设定的逻辑程序，对阵列单元进行实时/分时切换，并 将各单元获取的涡流相应信号通过多路复用器介入仪器的信号处理系统中去，即可完成 一个阵列的巡回检测，通过多路复用技术可以有效避免不同线圈间的互感。阵列涡流检 测探头在一次检测过程相当于单个涡流探头对部件受检面的反复往返步进扫描过程,如 图2-1 所示。 图2-1 单个涡流探头与阵列式涡流探头一次检测对比示意图 ⑶ 由于其探头尺寸较大，且外形可以根据实际检测对象的形面进行设计，因此还 具有容易克服和消除提离效应影响的优势。 ⑷ 阵列式探头的价格较高，约为普通探头的20 倍。如果不考虑价格因素，阵列式 探头可以取代旋转探头完成检查，同时速度不低于 BOBBIN 探头。 4 阵列式涡流探头的实际应用 如图 3-1 所示，这些阵列线圈在局部就会产生许多小的涡流场，使得局部涡流磁场 强度大大增加，从而提高检测能力；相对于 A 组线圈来说，B 组线圈为激励线圈，由于 电