CN103336049A - 一种消除提离效应的脉冲涡流检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除提离效应的脉冲涡流检测方法及装置，所述检测方法具体包括：步骤1、对被测试件在不同的已知缺陷深度位置处获得不同提离高度下的检测信号时域曲线并且在被测试件无缺陷位置处获得无提离高度的参考信号时域曲线，并对检测信号和参考信号的时域曲线作差分处理和提取特征值处理，获取差分峰值电压拟合直线斜率与缺陷深度的关系曲线；步骤2、对被测试件的未知缺陷深度进行定量评估，获得在未知缺陷深度位置处不同提离高度下的检测信号时域曲线，并将检测信号与参考信号的时域曲线作差分处理和提取特征值，将处理结果代入求得的表达式中，获得被测试件的未知缺陷深度。该方法消除了提离效应在脉冲涡流检测***中的影响。

Description

一种消除提离效应的脉冲涡流检测方法及装置

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，具体涉及一种消除提离效应的脉冲涡流检测方法及装置的设计。

背景技术

脉冲涡流检测技术是涡流检测的一个新的应用领域，它以测得的磁场最大值出现的时间来确定缺陷位置，从而实现了缺陷的无损检测和定量化描述。该技术常用于飞机机身结构及发动机的安全检测、核动力设施中的蒸汽管道及石油、天然气等运输管道的可靠性检测，各种板、棒、管等金属零件生产过程中的质量监控等。脉冲涡流无损检测技术一改传统涡流检测、多频涡流检测和扫频涡流检测中采用正弦信号激励线圈的方式，采用具有一定占空比的脉冲信号激励线圈。因为脉冲信号可表示为直流成分、基波和一系列奇次谐波的总和，因此通过脉冲激励产生的电磁信号载有更丰富的特征信息。

根据涡流检测原理，当载有脉冲信号的线圈探头靠近金属导体时会在导体内部感应出涡流，任何导致涡流发生改变的因素都会影响检测结果。由于线圈和被测体间的互感系数随探头线圈到被测体表面的提离的增大而迅速减小，被测体中的涡流密度也随提离的微小变化而发生显著变化，这种效应称为提离效应。被测体表面的涂层厚度、不规则的被测体表面、操作者的微小移动及被测体的热胀冷缩都会引起提离变化，从而掩盖真实的检测信息。因此，抑制和消除提离干扰一直是脉冲涡流检测技术研究中非常重要的一个环节。

在工业实际运用时，当探头在试件进行扫描的过程中，由于结构的不平整性等其他原因在扫描的过程中产生提离，提离效应产生的信号可能淹没有效信号，通过采用新的探头设计或者先进的信号处理软件算法消除提离效应成为目前的研究热点。

针对该问题，J﹒汉森和X﹒乔提出用于脉冲涡流检测的自动提离补偿，公开号为CN101413923A，已知提离处的参考信号可以用对应的计算的比率参数加权，并从测试信号减去，以补偿提离。优选获得多个参考信号，并且优选确定每个参考信号的最大幅度梯度，识别具有最接近测试信号的最大幅度梯度的对应参考信号，并在相关补偿程序中选择该对应的参考信号，但是该方法存在以下问题：①该方案为了提高检测精度需要获得多组参考数据，每次测量都需要测量参考信号，并且参考信号的提离值为已知提离，还要选择具有最接近测试信号的梯度的参考数据，来确定选择的参考信号和测试信号之间的差异；②该方法运算比较复杂，还需要对信号进行微分运算来确定梯度；③该方案所使用具有整体的发射器线圈和接收器阵列的探头，典型的接收器阵列具有16或32个传感器，装置比较复杂；④在后续的AD-LOC方法补偿程序中还要对提离是否存在进行判断，确定存在的提离，在确定提离存在以后需要选择提离参考，计算补偿比，从测试数据减去加权的提离参考数据补偿提离。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种消除提离效应的脉冲涡流检测方法及装置，其能够消除提离效应对涡流检测结果的影响，提高检测精度，并且处理过程简便。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种消除提离效应的脉冲涡流检测方法，具体包括：

S1、对被测试件在不同的已知缺陷深度位置处获得不同提离高度下的检测信号时域曲线并且在被测试件无缺陷位置处获得无提离高度的参考信号时域曲线，并对检测信号和参考信号的时域曲线作差分处理和提取特征值处理，获取差分峰值电压拟合直线斜率与缺陷深度的关系曲线，具体分步骤包括：

S11、产生频率和占空比均可调的脉冲激励信号；

S12、激励探头线圈，产生激励磁场，将探头线圈置于被测试件上方，获取不同情况的响应信号的时域曲线，包括：

1、在被测试件无缺陷位置处获取无提离高度的参考信号的时域曲线；

2、在被测试件至少四处已知缺陷深度A₁、A₂、A₃、A₄处获取不同提离高度下的检测信号的时域曲线，所述A₁、A₂、A₃、A₄分别为不同的缺陷深度；

S13、对在已知缺陷深度A₁处获得的检测信号的时域曲线与参考信号的时域曲线作差分处理，获取在已知缺陷深度A₁处不同提离高度下的差分信号曲线；

S14、重复步骤S13，获取在已知缺陷深度A₂、A₃、A₄处不同提离高度下的差分信号曲线；

S15、提取所述步骤S13和S14中获取的已知缺陷深度A₁、A₂、A₃、A₄在不同提离高度下的差分信号曲线的峰值电压，获取在不同已知缺陷深度A₁、A₂、A₃、A₄下差分峰值电压与不同提离高度的关系曲线，所述关系曲线分别对应在不同已知缺陷深度A₁、A₂、A₃、A₄下的差分峰值电压拟合直线斜率：K₁、K₂、K₃、K₄；

S16、根据所述步骤S15获得的差分峰值电压拟合直线斜率K₁、K₂、K₃、K₄与对应的已知缺陷深度A₁、A₂、A₃、A₄，将其拟合为一条三次函数曲线，所述三次函数曲线为：h=aK³+bK²+cK+d，其中，所述h为对应的已知缺陷深度A₁、A₂、A₃、A₄，K为所述差分峰值电压拟合直线斜率K₁、K₂、K₃、K₄，a、b、c、d分别为所述三次函数曲线的系数，将所述A₁、A₂、A₃、A₄和K₁、K₂、K₃、K₄代入所述三次函数曲线，获得对应的a、b、c、d的值，再将获得的a、b、c、d的值代入三次函数曲线，得到差分峰值电压拟合直线斜率与缺陷深度关系：h=aK³+bK²+cK+d；

S2、对被测试件的未知缺陷深度进行定量评估，获得在未知缺陷深度位置处不同提离高度下的检测信号时域曲线，并将检测信号与参考信号的时域曲线作差分处理和提取特征值，将处理结果代入所述步骤S16中求得的表达式h=aK³+bK²+cK+d中，获得被测试件的未知缺陷深度，具体分步骤包括：

S21、产生频率和占空比均可调的脉冲激励信号；

S22、激励探头线圈，产生激励磁场，将探头线圈置于被测试件上方，在未知缺陷深度Ax处的某一未知提离高度处获得检测信号B₁的时域曲线；再在未知提离高度的基础上分别依次增加△x，再获得至少三处不同提离高度的检测信号B₂、B₃、B₄的时域曲线；

S23、将所述步骤S22获得的检测信号B₁、B₂、B₃、B₄的时域曲线与所述步骤S12中获得的参考信号的时域曲线作差分处理，获得不同提离高度下的差分信号曲线，提取差分信号曲线的峰值电压，获得不同提离高度与对应的差分峰值电压的关系曲线，提取所述关系曲线的差分峰值电压拟合直线斜率K，并将K代入所述步骤S16中所得的关系曲线h=aK³+bK²+cK+d，获得未知缺陷深度h，即步骤S22中的A_x的深度值。

进一步的，所述至少四处已知缺陷深度A₁、A₂、A₃、A₄中，其中有一处的缺陷深度值为0。

进一步的，在所述步骤S13之前还包括对检测信号和参考信号的放大滤波处理。

进一步的，在所述步骤S23之前还包括对所获得的检测信号的放大滤波处理。

进一步的，所述△x为0.6mm。

基于上述方法，本发明解决其技术问题还提供了一种消除提离效应的脉冲涡流检测装置，脉冲激励信号源、传感器探头、数据采集模块、提离补偿模块以及缺陷深度计算模块；

所述脉冲信号源用于产生脉冲激励信号；

所述传感器探头包括激励线圈以及位于线圈内的霍尔传感器，激励线圈用于在被测试件导体内部产生涡流，霍尔传感器用于将磁场信号转化为电信号，所述电信号即为响应信号，所述响应信号即为参考信号和检测信号；

所述数据采集模块用于对响应信号进行提取和保存，提取出参考信号和在不同缺陷深度、不同提离高度下的检测信号，并对所述参考信号和检测信号进行记录；

所述提离补偿模块用于对数据采集模块传输的参考信号和检测信号进行差分处理，获得在不同已知缺陷深度下提离高度和差分峰值电压的关系曲线，并对所述关系曲线提取特征值处理，获得在不同缺陷深度与差分峰值电压拟合直线斜率的关系曲线；

所述缺陷深度计算模块用于根据提离补偿模块所得到的不同缺陷深度与差分峰值电压拟合直线斜率的关系曲线获得未知缺陷深度。

进一步的，还包括信号调理模块，所述信号调理模块用于对霍尔传感器输出的电信号进行放大滤波处理，并输出到数据采集模块。

更进一步的，所述信号调理模块包括放大器AD620、运算放大器OP07。

进一步的，所述脉冲激励信号源采用SPF40型数字合成函数信号发生器实现。

本发明的有益效果是：本发明一种消除提离效应的脉冲涡流检测方法及装置通过在不同已知缺陷深度位置的不同提离高度下产生的结果的处理，消除了提离效应在脉冲涡流检测***中的影响，***能够更加精确的定量检测出被测试件的缺陷深度，与现有技术相比，检测装置简单，算法简单明了，不仅消除了提离效应的影响也能够对缺陷深度进行定量检测，提升了脉冲涡流检测技术在飞机机身结构及发动机的安全检测、核动力设施中的蒸汽管道及石油、天然气等运输管道的可靠性检测，各种板、棒、管等金属零件生产过程中的质量监控等工业运用中的市场竞争力，从而带来巨大的经济效益，解决了脉冲涡流检测技术发展多年来的核心问题。

附图说明

图1为本发明实施例的一种消除提离效应的脉冲涡流检测方法的流程框图；

图2为本发明实施例的一种消除提离效应的脉冲涡流检测装置的结构框图；

图3为在被测试件为铝合金7075材质时无缺陷、无提离高度下的参考信号的时域曲线和缺陷深度为4mm处提离高度分别为0.2mm、提离0.8mm、提离1.4mm、提离2.0mm下的检测信号的时域曲线；

图4为在被测试件为铝合金7075材质时缺陷深度为4mm处检测信号与参考信号的时域曲线的差分信号曲线；

图5为在被测试件为铝合金7075材质时不同的已知缺陷深度位置处提离高度与差分峰值电压的关系曲线图；

图6为在被测试件为铝合金7075材质时不同缺陷深度的差分峰值电压拟合直线斜率与对应的缺陷深度的关系曲线；

图7为在被测试件为铝合金2024材质时在无缺陷、无提离高度下的参考信号的时域曲线和缺陷深度为4mm处提离高度分别为0.2mm、提离0.8mm、提离1.4mm、提离2.0mm下的检测信号的时域曲线；

图8为在被测试件为铝合金2024材质时缺陷深度为4mm处检测信号与参考信号的时域曲线的差分信号曲线；

图9为在被测试件为铝合金2024材质时不同的已知缺陷深度位置处提离高度与差分峰值电压的关系曲线图；

图10为在被测试件为铝合金2024材质时不同缺陷深度的差分峰值电压拟合直线斜率与对应的缺陷深度的关系曲线；

附图曲线标记说明：31-参考信号（无缺陷无提离）、32-提离0.2mm、33-提离0.8mm、34-提离1.4mm、35-提离2.0mm；

41-提离0.2mm、42-提离0.8mm、43-提离1.4mm、44-提离2.0mm；

51-无缺陷、52-深2mm、53-深3mm、54-深4mm、55-深5mm、56-深6mm、57-深7mm、58-深8mm；

71-参考信号（无缺陷无提离）、72-提离0.2mm、73-提离0.8mm、74-提离1.4mm、75-提离2.0mm；

81-提离0.2mm、82-提离0.8mm、83-提离1.4mm、84-提离2.0mm；

91-无缺陷、92-深2mm、93-深4mm、94-深6mm、95-深8mm。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明。

如图1所示为本发明实施例一种消除提离效应的脉冲涡流检测方法的流程框图，其步骤具体包括：

S1、对被测试件在不同的已知缺陷深度位置处获得不同提离高度下的检测信号时域曲线并且在被测试件无缺陷位置处获得无提离高度的参考信号时域曲线，并对检测信号和参考信号的时域曲线作差分处理和提取特征值处理，获取差分峰值电压拟合直线斜率与缺陷深度的关系曲线，具体分步骤包括：

S11、产生频率和占空比均可调的脉冲激励信号；

S12、激励探头线圈，产生激励磁场，将探头线圈置于被测试件上方，获取不同情况的响应信号的时域曲线，包括：

1、在被测试件无缺陷位置处获取无提离高度的参考信号的时域曲线；

2、在被测试件至少四处已知缺陷深度A₁、A₂、A₃、A₄处获取不同提离高度下的检测信号的时域曲线，所述A₁、A₂、A₃、A₄分别为不同的缺陷深度；

其中参考信号的时域曲线和检测信号的时域曲线的获取均为本领域技术人员的公知常识，在本发明申请方案中不再做详细介绍。

为了能够实现对被测试件有无缺陷的判断，还应该测量在无缺陷位置处不同提离高度下的检测信号，以增加检测结果的准确性，具体的，在本发明实施例中，所述至少四处已知缺陷深度A₁、A₂、A₃、A₄中，其中有一处的缺陷深度值为0，也可以所述在测量了四处已知缺陷深度的检测信号后，在对无缺陷位置处单独测量其不同提离高度下的检测信号。

S13、对在已知缺陷深度A₁处获得的检测信号的时域曲线与参考信号的时域曲线作差分处理，获取在已知缺陷深度A₁处不同提离高度下的差分信号曲线；

S14、重复步骤S13，获取在已知缺陷深度A₂、A₃、A₄处不同提离高度下的差分信号曲线；

S15、提取所述步骤S13和S14中获取的已知缺陷深度A₁、A₂、A₃、A₄在不同提离高度下的差分信号曲线的峰值电压，获取在不同已知缺陷深度A₁、A₂、A₃、A₄下差分峰值电压与不同提离高度的关系曲线，所述关系曲线分别对应在不同已知缺陷深度A₁、A₂、A₃、A₄下的差分峰值电压拟合直线斜率：K₁、K₂、K₃、K₄；

S16、根据所述步骤S15获得的差分峰值电压拟合直线斜率K₁、K₂、K₃、K₄与对应的已知缺陷深度A₁、A₂、A₃、A₄，将其拟合为一条三次函数曲线，所述三次函数曲线为：h=aK³+bK²+cK+d，其中，所述h为对应的已知缺陷深度A₁、A₂、A₃、A₄，K为所述差分峰值电压拟合直线斜率K₁、K₂、K₃、K₄，a、b、c、d分别为所述三次函数曲线的系数，将所述A₁、A₂、A₃、A₄和K₁、K₂、K₃、K₄代入所述三次函数曲线，获得对应的a、b、c、d的值，再将获得的a、b、c、d的值代入三次函数曲线，得到差分峰值电压拟合直线斜率与缺陷深度关系：h=aK³+bK²+cK+d；

S2、对被测试件的未知缺陷深度进行定量评估，获得在未知缺陷深度位置处不同提离高度下的检测信号时域曲线，并将检测信号与参考信号的时域曲线作差分处理和提取特征值，将处理结果代入所述步骤S16中求得的表达式h=aK³+bK²+cK+d中，获得被测试件的未知缺陷深度，具体分步骤包括：

S21、产生频率和占空比均可调的脉冲激励信号；

S22、激励探头线圈，产生激励磁场，将探头线圈置于被测试件上方，在未知缺陷深度A_x处的某一未知提离高度处获得检测信号B₁的时域曲线；再在未知提离高度的基础上分别依次增加△x，再获得至少三处不同提离高度的检测信号B₂、B₃、B₄的时域曲线；

S23、将所述步骤S22获得的检测信号B₁、B₂、B₃、B₄的时域曲线与所述步骤S12中获得的参考信号的时域曲线作差分处理，获得不同提离高度下的差分信号曲线，提取差分信号曲线的峰值电压，获得不同提离高度与对应的差分峰值电压的关系曲线，提取所述关系曲线的差分峰值电压拟合直线斜率K，并将K代入所述步骤S16中所得的关系曲线h=aK³+bK²+cK+d，获得未知缺陷深度h，即步骤S22中的A_x的深度值。

在现有技术中，脉冲涡流检测一般应用较多的是对航天器材的检测，采用本发明所述消除提离效应的检测方法对被测试件进行检测时，只需在第一次对被测试件所属材料的已知缺陷深度进行测量分析，得到差分峰值电压拟合直线斜率与缺陷深度的关系曲线，消除不同的提离高度对检测结果的影响，就可使检测得到的结果更加准确，并且其中的算法过程简便，易于在实际中进行操作，不需借用庞大精密的仪器即可完成对未知缺陷深度的检测，消除提离效应对检测结果的影响。

其中，因为输出的响应信号较为微弱，为了获取更好的检测结果，需要对输出的检测信号和参考信号做放大滤波处理，所以在所述步骤S13之前还包括对检测信号和参考信号的放大滤波处理，同样的，在所述步骤S23之前还包括对所获得的检测信号的放大滤波处理。

如图2所示为本发明实施的一种消除提离效应的脉冲涡流检测装置的结构框图，其包括：脉冲激励信号源、传感器探头、数据采集模块、提离补偿模块以及缺陷深度计算模块；

所述脉冲信号源用于产生脉冲激励信号；

所述传感器探头包括激励线圈以及位于线圈内的霍尔传感器，激励线圈用于在被测试件导体内部产生涡流，霍尔传感器用于将磁场信号转化为电信号，所述电信号即为响应信号，所述响应信号即为参考信号和检测信号；

所述数据采集模块用于对响应信号进行提取和保存，提取出参考信号和在不同缺陷深度、不同提离高度下的检测信号，并对所述参考信号和检测信号进行记录；

所述提离补偿模块用于对数据采集模块传输的参考信号和检测信号进行差分处理，获得在不同已知缺陷深度下提离高度和差分峰值电压的关系曲线，并对所述关系曲线提取特征值处理，获得在不同缺陷深度与差分峰值电压拟合直线斜率的关系曲线；

所述缺陷深度计算模块用于根据提离补偿模块所得到的不同缺陷深度与差分峰值电压拟合直线斜率的关系曲线获得未知缺陷深度。

其中，还包括信号调理模块，所述信号调理模块用于对霍尔传感器输出的电信号进行放大滤波处理，并输出到数据采集模块。所述信号调理模块包括放大器AD620、运算放大器OP07。所述脉冲激励信号源采用SPF40型数字合成函数信号发生器实现。

为了便于本领域技术人员能够理解并实施本发明方案，下面对本发明一种消除提离效应的脉冲涡流检测方法及装置进行详细说明：

上述步骤S11和步骤S21中所述的激励信号的获取可以利用SPF40型数字合成函数信号发生器，由它直接得到频率、占空比及幅值均可调的高精度稳定脉冲信号f(t)，它可用式（1）进行傅里叶展开：

式中，A₀为直流分量，A_n为对应的各谐波分量的幅值，ω₁为基波角频率，

为脉冲波初始相位。

所述传感器探头由激励线圈和霍尔传感器组成。激励线圈为激励磁场源，由它产生构成涡流效应的一次磁场；霍尔传感器置于激励线圈底部中间位置，作为探头的检测部分，用于获取线圈激励磁场和涡流反馈磁场叠加后磁场的大小，并将其转化为电压信号反馈给后续处理部分。但是由于激励磁场比较微弱，因此，霍尔传感器所输出的电压信号同样比较小，往往只有几十毫伏，而且里面还掺杂了很多高频干扰信号，因此，需要对传感器探头输出的信号进行放大滤波处理，也就是对所获得的参考信号以及在各个不同已知缺陷深度位置处不同提离高度下所获得的检测信号进行放大滤波处理，滤除信号中的杂波干扰信号并对其进行放大，使其达到后续数据采集模块的测量范围。为实现这一功能，在本发明实施例中可以使用以仪表放大器AD620为核心的放大电路实现信号的放大，并利用高精度运算放大器OP07组成二阶低通滤波器滤除干扰信号。

在完成了对参考信号以及在各个不同已知缺陷深度位置处不同提离高度下所获得的检测信号的获取之后，需要将所得到的数据进行提取和保存，以方便对结果进行分析对比，为实现检测***与上位机的连接，在本发明实施例中可利用上位机控制数据采集卡来实现对信号的采集和存储。再由后续的提离补偿模块和缺陷深度计算模块对获取的信号进行差分处理和提取特征值，获得对应的关系曲线。

下面将对参考信号和各种检测信号的获取以及对数据的差分处理和特征值的提取的过程进行详细描述：

首先选取被测试件为铝合金7075材质，在无缺陷位置和至少四处已知缺陷深度位置处进行检测，在本发明的实施例中选取了八处不同已知缺陷深度进行检测，缺陷深度依次为0mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm，再分别在八处不同已知缺陷深度位置处获得在不同提离高度下的检测信号，在涡流检测技术领域中，通过研究发现，提离高度在一定的变化范围内，其得出的检测结果为有效的检测范围，有效检测范围会根据脉冲涡流检测***探头的几何结构、几何尺寸和电气特性发生变化，在本发明中所述的有效检测范围为提离高度在0mm至2mm之间变化时，在本发明实施例中选取四处不同的提离高度，分别为提离0.2mm、提离0.8mm、提离1.4mm、提离2.0mm，如图3所示为在被测试件无缺陷、无提离高度下的参考信号的时域曲线和缺陷深度为4mm处，提离高度分别为0.2mm、提离0.8mm、提离1.4mm、提离2.0mm下的检测信号的时域曲线，其他已知缺陷深度位置处的信号曲线也与此类似，在本发明实施例中不再一一列出。再分别对所获得的检测信号的时域曲线与参考信号的时域曲线作差分处理，得到如图4所示的差分信号曲线，提取其中的峰值电压，得到在缺陷深度为4mm处提离高度与差分峰值电压曲线，其他已知缺陷深度位置处也作相同处理，得到如图5所示在不同的已知缺陷深度位置处提离高度与差分峰值电压的关系图。

由图5可以发现当缺陷深度一定时，在不同提离高度下得到的检测信号与参考信号的差分信号的峰值电压和提离高度呈线性关系，即U=Kx+n，其中所述U为峰值电压，x为提离高度，K为直线斜率；并且同一缺陷深度，不同提离高度的差分信号的峰值电压的变化率一定，即K一定，与提离的变化情况无关，从而在检测结果的计算以及分析中消除了提离高度的影响。

最后提取图5中不同已知缺陷深度下提离高度与差分峰值电压对应关系曲线的斜率K₁、K₂、K₃、K₄、K₅、K₆、K₇、K₈，将得到的斜率与对应的已知缺陷深度拟合为三次函数曲线：h=aK³+bK²+cK+d，如图6所示为差分峰值拟合直线斜率与对应的缺陷深度的关系曲线，得到系数a、b、c、d的值，从而完成了被测试件为铝合金7075材质的差分峰值拟合直线斜率与缺陷深度关系曲线的测量。

当被测试件为铝合金2024材质时，处理的方法与被测试件为铝合金7075类似，得到的测试结果如图7所示为被测试件为铝合金2024时，其无缺陷、无提离高度的参考信号的时域曲线和缺陷深度为4mm位置处提离高度分别为0.2mm、0.8mm、1.4mm、2.0mm时检测信号的时域曲线；图8所示为基于图7中的检测信号与参考信号的时域曲线的差分信号曲线；图9所示为在不同缺陷深度下提离高度与差分峰值电压的关系曲线，选取的缺陷深度分别为0mm、2mm、4mm、6mm、8mm；图10所示为图9中差分峰值拟合直线斜率与对应的缺陷深度的三次函数曲线。

再根据求得的被测试件为铝合金7075材质的拟合直线斜率与缺陷深度关系曲线：h=aK³+bK²+cK+d，对被测试件为铝合金7075材质的未知缺陷深度进行检测，具体的操作步骤如下：

步骤1、在未知缺陷深度上方的某一未知提离高度的位置处获得检测信号B₁的时域曲线后，在此基础上增加已知高度的提离间隔△x=0.6mm的位置，得到检测信号B₂的时域曲线；在得到检测信号B₂后，再在此基础上又增加已知高度的提离间隔△x=0.6mm的位置，检测得到信号B₃；最后在得到检测信号B₃后，再在此基础上又增加已知高度的提离间隔△x=0.6mm的位置，得到检测信号B₄的时域曲线。确定四个检测信号的有效性，如果检测信号在有效检测范围内方可使用，如果没有在有效范围内则必须重新测量进而获得有效的检测信号；

其中△x的值可以根据所确定的有效范围来人为定义；

步骤2、将上面所检测出的四个检测信号B₁、B₂、B₃、B₄的时域曲线分别与参考信号的时域曲线进行差分运算，获得四个差分信号，提取出四个差分信号的峰值电压U₁、U₂、U₃、U₄；

步骤3、根据步骤2中所获得的四个有效的差分峰值电压和已知的提离间隔拟合出一条直线，获得拟合直线的斜率K值；

步骤4、将步骤3中所得到的直线斜率K值代入不同缺陷深度h与拟合直线斜率K存在的三次函数关系式中即可求得缺陷深度h值，因而消除了初始位置未知提离高度对检测结果的影响。

Claims (9)

1.一种消除提离效应的脉冲涡流检测方法，其特征在于，具体包括：

S1、对被测试件在不同的已知缺陷深度位置处获得不同提离高度下的检测信号时域曲线并且在被测试件无缺陷位置处获得无提离高度的参考信号时域曲线，并对检测信号和参考信号的时域曲线作差分处理和提取特征值处理，获取差分峰值电压拟合直线斜率与缺陷深度的关系曲线，具体分步骤包括：

S11、产生频率和占空比均可调的脉冲激励信号；

S12、激励探头线圈，产生激励磁场，将探头线圈置于被测试件上方，获取不同情况的响应信号的时域曲线，包括：

1、在被测试件无缺陷位置处获取无提离高度的参考信号的时域曲线；

2、在被测试件至少四处已知缺陷深度A₁、A₂、A₃、A₄处获取不同提离高度下的检测信号的时域曲线，所述A₁、A₂、A₃、A₄分别为不同的缺陷深度；

S13、对在已知缺陷深度A₁处获得的检测信号的时域曲线与参考信号的时域曲线作差分处理，获取在已知缺陷深度A₁处不同提离高度下的差分信号曲线；

S14、重复步骤S13，获取在已知缺陷深度A₂、A₃、A₄处不同提离高度下的差分信号曲线；

S15、提取所述步骤S13和S14中获取的已知缺陷深度A₁、A₂、A₃、A₄在不同提离高度下的差分信号曲线的峰值电压，获取在不同已知缺陷深度A₁、A₂、A₃、A₄下差分峰值电压与不同提离高度的关系曲线，所述关系曲线分别对应在不同已知缺陷深度A₁、A₂、A₃、A₄下的差分峰值电压拟合直线斜率：K₁、K₂、K₃、K₄；

S16、根据所述步骤S15获得的差分峰值电压拟合直线斜率K₁、K₂、K₃、K₄与对应的已知缺陷深度A₁、A₂、A₃、A₄，将其拟合为一条三次函数曲线，所述三次函数曲线为：h=aK³+bK²+cK+d，其中，所述h为对应的已知缺陷深度A₁、A₂、A₃、A₄，K为所述差分峰值电压拟合直线斜率K₁、K₂、K₃、K₄，a、b、c、d分别为所述三次函数曲线的系数，将所述A₁、A₂、A₃、A₄和K₁、K₂、K₃、K₄代入所述三次函数曲线，获得对应的a、b、c、d的值，再将获得的a、b、c、d的值代入三次函数曲线，得到差分峰值电压拟合直线斜率与缺陷深度关系：h=aK³+bK²+cK+d；

S2、对被测试件的未知缺陷深度进行定量评估，获得在未知缺陷深度位置处不同提离高度下的检测信号时域曲线，并将检测信号与参考信号的时域曲线作差分处理和提取特征值，将处理结果代入所述步骤S16中求得的表达式h=aK³+bK²+cK+d中，获得被测试件的未知缺陷深度，具体分步骤包括：

S21、产生频率和占空比均可调的脉冲激励信号；

S22、激励探头线圈，产生激励磁场，将探头线圈置于被测试件上方，在未知缺陷深度A_x处的某一未知提离高度处获得检测信号B₁的时域曲线；再在未知提离高度的基础上分别依次增加△x，再获得至少三处不同提离高度的检测信号B₂、B₃、B₄的时域曲线;

S23、将所述步骤S22获得的检测信号B₁、B₂、B₃、B₄的时域曲线与所述步骤S12中获得的参考信号的时域曲线作差分处理，获得不同提离高度下的差分信号曲线，提取差分信号曲线的峰值电压，获得不同提离高度与对应的差分峰值电压的关系曲线，提取所述关系曲线的差分峰值电压拟合直线斜率K，并将K代入所述步骤S16中所得的关系曲线h=aK³+bK²+cK+d，获得未知缺陷深度h，即步骤S22中的A_x的深度值。

2.如权利要求1所述的一种消除提离效应的脉冲涡流检测方法，其特征在于，所述至少四处已知缺陷深度A₁、A₂、A₃、A₄中，其中有一处的缺陷深度值为0。

进一步的，在所述步骤S13之前还包括对检测信号和参考信号有一处的缺陷深度值为0。

3.如权利要求1或2所述的一种消除提离效应的脉冲涡流检测方法，其特征在于，在所述步骤S13之前还包括对检测信号和参考信号的放大滤波处理。

4.如权利要求1或2所述的一种消除提离效应的脉冲涡流检测方法，其特征在于，在所述步骤S23之前还包括对所获得的检测信号的放大滤波处理。

5.如权利要求1至4任一项权利要求所述的一种消除提离效应的脉冲涡流检测方法，其特征在于，所述△x为0.6mm。

6.一种消除提离效应的脉冲涡流检测装置，其特征在于，脉冲激励信号源、传感器探头、数据采集模块、提离补偿模块以及缺陷深度计算模块；

所述脉冲信号源用于产生脉冲激励信号；

所述传感器探头包括激励线圈以及位于线圈内的霍尔传感器，激励线圈用于在被测试件导体内部产生涡流，霍尔传感器用于将磁场信号转化为电信号，所述电信号即为响应信号，所述响应信号即为参考信号和检测信号；

所述数据采集模块用于对响应信号进行提取和保存，提取出参考信号和在不同缺陷深度、不同提离高度下的检测信号，并对所述参考信号和检测信号进行记录；

所述提离补偿模块用于对数据采集模块传输的参考信号和检测信号进行差分处理，获得在不同已知缺陷深度下提离高度和差分峰值电压的关系曲线，并对所述关系曲线提取特征值处理，获得在不同缺陷深度与差分峰值电压拟合直线斜率的关系曲线；

所述缺陷深度计算模块用于根据提离补偿模块所得到的不同缺陷深度与差分峰值电压拟合直线斜率的关系曲线获得未知缺陷深度。

7.如权利要求6所述的一种消除提离效应的脉冲涡流检测装置，其特征在于，还包括信号调理模块，所述信号调理模块用于对霍尔传感器输出的电信号进行放大滤波处理，并输出到数据采集模块。

8.如权利要求7所述的一种消除提离效应的脉冲涡流检测装置，其特征在于，所述信号调理模块包括放大器AD620、运算放大器OP07。

9.如权利要求6所述的一种消除提离效应的脉冲涡流检测装置，其特征在于，所述脉冲激励信号源采用SPF40型数字合成函数信号发生器实现。

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