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脈沖渦流檢測系統(tǒng)影響因素分析

　　近十年發(fā)展起來的脈沖渦流技術(shù)可用來對表面和表面下裂紋進行定量檢測。因脈沖渦流的頻譜很寬，故采用該技術(shù)只需一次掃描就可以檢測出被測試件上不同的裂紋。目前在很多結(jié)構(gòu)件的無損評估領域獲得了較廣泛的應用。

　　采用脈沖渦流技術(shù)檢測之前，首先應該對影響檢測能力的各種因素分別進行分析，以便在檢測過程中合理地調(diào)節(jié)各種參數(shù)，使系統(tǒng)達到較好的工作狀態(tài)。筆者分別從激勵線圈的尺寸、激勵頻率、激勵脈沖的占空比和電壓幾個方面進行分析。

脈沖渦流檢測系統(tǒng)

　　脈沖渦流檢測系統(tǒng)由脈沖信號發(fā)生電路、探頭和數(shù)據(jù)采集電路組成。其中，脈沖發(fā)生電

　　路用來產(chǎn)生激勵方波信號，在設計的檢測系統(tǒng)中，方波信號的電壓為5～10V可調(diào)，頻率10Hz～100kHz可調(diào)，占空比0.1～0.9可調(diào)。探頭包括激勵線圈和檢測線圈，激勵線圈采用矩形結(jié)構(gòu)，檢測線圈位于激勵線圈底部，用來對受裂紋擾動而產(chǎn)生的磁場的垂直分量進行檢測。數(shù)據(jù)采集電路采用12位PCI數(shù)據(jù)采集卡，采樣頻率為100kHz。

　　系統(tǒng)參數(shù)對檢測性能的影響

　　激勵線圈尺寸

　　實驗中采用兩個大小不同的矩形激勵線圈進行分析。實驗證明，無論對于表面缺陷還是表面下缺陷的檢測，使用小的激勵線圈均比使用大的激勵線圈渦流響應信號峰值變化量大，也就是說小線圈比大線圈的靈敏度高。這是由于小的激勵線圈阻抗較小，因此在激勵電壓相同的情況下，可以產(chǎn)生更大的電流和磁場，從而在試件表面及近表面感生出更強的渦流，因此具有較高的缺陷檢出能力。

激勵脈沖頻率的影響

　　在進行脈沖頻率的對比實驗時，根據(jù)實驗分析結(jié)果，選用具有較高靈敏度的小線圈作為激勵線圈，脈沖的占空比定為0.5，電壓為10V，頻率從100Hz變化到1kHz，步進量為100Hz。

　　從實驗結(jié)果中可以得出，當激勵頻率從100Hz變化到400Hz的過程中，對于表面缺陷和表面下缺陷，隨著激勵頻率的增加，渦流響應信號峰值的變化量開始明顯增大。這是由于對表面缺陷來說，隨著頻率的增加，脈沖渦流檢測能力變強;而對于表面下缺陷是由于實驗中采用的缺陷較小的緣故。根據(jù)集膚效應的原理，在實際的檢測過程中，應根據(jù)缺陷可能出現(xiàn)的位置，合理選擇激勵頻率，以達到較好的檢測效果。

激勵脈沖占空比的影響

　　在進行占空比實驗時，選用具有較高靈敏度的小線圈作為激勵線圈，其它參數(shù)設置如下：激勵脈沖頻率為100Hz，電壓為10V，占空比從0.1均勻變化到0.9，每次步進0.1。

　　對脈沖進行傅里葉分析可以知道，小占空比的脈沖頻譜的分布比較均勻，因此，在高頻時也具有較高，這對于表面缺陷的檢測有利。而占空比較大的脈沖其頻譜主要集中在低頻處，這對于表面下缺陷的檢測有利。對于較深的表面下缺陷，可以適當?shù)靥岣呙}沖的占空比，增大激勵脈沖，以達到較好的檢測效果。

激勵脈沖電壓的影響

　　在進行激勵電壓實驗時，選用尺寸較小的激勵線圈。激勵脈沖的頻率為100Hz,占空比為0.5，激勵電壓從5～10V均勻變化。

　　從實驗結(jié)果可以看出，隨著激勵脈沖電壓的升高，不管對于表面缺陷或表面下缺陷，峰值的變化量逐漸變大，這是由于激勵電壓升高后，脈沖渦流檢測系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場強度回變大，因此有利于缺陷的檢出，但是，在實際檢測過程中，激勵電流不能太大，否則線圈容易達到飽和狀態(tài)。

結(jié)論

　　脈沖渦流參數(shù)的選擇對檢測系統(tǒng)的性能有很大的影響，合理地選取脈沖渦流檢測系統(tǒng)的

　　參數(shù)對提高檢測靈敏度具有重要意義。筆者從激勵線圈的尺寸，激勵脈沖的頻率、占空比和電壓幾個方面對脈沖渦流檢測系統(tǒng)工作性能的影響進行了分析，給出了實際檢測過程中脈沖參數(shù)的選取原則。然而，由于實際檢測過程中被測對象的復雜性和檢測要求的不同，因此，在選擇參數(shù)時綜合考慮各方面影響因素，使系統(tǒng)達到較好的檢測效果。