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1、第25卷第1期无损检测Vol.25No.12003年1月NDTJan.2003信号处理专题综述阻抗平面显示技术在涡流检测信号处理中的应用张会云,严仍春,楼敏珠(上海上材电磁设备有限公司,上海200437)摘要:介绍单频涡流检测技术的发展概况,相应的信号处理分析方法及其在单频涡流检测仪器中的应用。关键词:涡流检验;信号处理;阻抗平面分析中图分类号:TG115.28文献标识码:A文章编号:10006656(2003)01004404APPLICATIONOFIMPEDANCEDIAGRAMDISPLAYTECHNOLOGYTOS
2、IGNALPROCESSINGINEDDYCURRENTTESTINGZHANGHuiyun,YANRengchun,LOUMinzhu(ShanghaiShangcaiElectromagneticEquipmentCo.Ltd.,Shanghai200437,China)Abstract:Describedarethedevelopmentofsinglefrequencyeddycurrenttesting,therelativesignalprocessingmethodanditsapplicationtosinglefrequency
3、eddycurrenttestinginstrument.Keywords:Eddycurrenttesting;Signalprocessing;Impedancediagramanalysis国内相继出现将专门设计的计算机与涡流检测单元1涡流检测技术发展概况[1]合为一体的全数字化智能涡流仪。20世纪70年代,国外在涡流仪器中开始采用2信号处理与分析技术阻抗平面显示技术,其发展主要分两个阶段。早期的仪器由涡流仪本体与记忆示波器组成,该系统将信号处理就是在检测过程中有效抑制产生的探头拾取信号分解成阻抗复平面上的二维分量,并干扰信号,获得所需信号(如
4、缺陷信号)的技术。在荧光屏上描绘成二维图形显示出来,从而能同步2.1一维信号处理与分析技术分析出多信号间的相位和幅度差异,有效地抑制干2.1.1利用相位差异处理信号扰信号,大大提高检测的准确性和可靠性。随着计涡流检测中一维信号处理用得较多的分析部件算机技术的发展,出现了将专用计算机与涡流仪连是相敏检波器,基本框图见图1。为一体的涡流检测仪。微机不仅取代了记忆示波器,而且参与涡流信号的控制与数据处理,且能实现人机对话,性能有了质的飞跃。国内20世纪80年代末推出了首台配有微机的带阻抗平面显示的涡流探伤仪。其后又相继研制成图1一维信号处理框图功了多种电脑
5、涡流探伤仪。这些仪器由检测仪和微图2给出了两种不同相位的信号,信号A和B机组成,在微型计算机上配置相应的硬件接口以及软件系统。涡流检测信号经计算机处理后,在CRT相位相差,若在信号B每通过零点时,检波器开放,则通过检波器的只有信号A的某一分量,而没屏幕上实时描绘二维阻抗图形。20世纪90年代,有信号B的成分,从而可起到抑制信号B的作用。收稿日期:20021121此为相位分析法的基本原理。!44!张会云等:阻抗平面显示技术在涡流检测信号处理中的应用不能同时反映出相位和幅度信息,当诸如提离距离变化和缺陷信号混淆时,仅靠幅度信号是无法分辨[2]的,故易造成
6、误检或漏检。2.2二维阻抗平面分析法近年来采用的阻抗平面显示技术二维信号处理方式,能够同时反映信号相位和幅度信息,大大提高了缺陷检出的可靠性。[3,4]2.2.1基本原理涡流检测实质上就是对被检试件引起的线圈阻抗变化加以处理,从而对试件的物理性质作出评价图2相位分析法原理分析的过程[5]。2.1.2通过调制频率处理信号检测线圈的特性用阻抗的两个分量感抗XL和此种处理方式是利用缺陷信号调制频率的差异电阻R来表示,其中进行处理,一般来说,缺陷信号的调制频率较高,干XL=2fL扰信号引起的调制频率低,因而可利用缺陷信号和式中f∀∀∀交变电流频率干扰信
7、号的调制频率的不同进行区分。L∀∀∀线圈的电感通常使用滤波器来实现调制分析(图3)。在阻抗平面中,以纵坐标代表感抗XL,横坐标代表电阻R,检测线圈阻抗Z由阻抗平面上的两个垂直分量XL和R所决定的点P表示。在无被检物体时,空载线圈的特性阻抗由线圈在空气中的阻抗平面上的坐标值XL和R0表示,即0图5中的P0。当探头置于被测物体上时,线圈在空气中的原始场须用叠加涡流场进行修正。检测物体的影响可用一检测线圈特性的变化来描述,即线圈在空气中的阻抗P0受被检物体影响后用P1代替,新的坐标值为XL,R1(图5)。1图3频率调制的滤波器波形2.1.3利用幅度差异处理信
8、号利用缺陷信号和干扰信号幅度上的差别,用幅度鉴别器进行区分。由图4
