专利名称：一种涡流位移检测方法
技术领域：
本发明属于无损检测技术领域，具体涉及涡流无损位移检测技术。
背景技术：
涡流无损检测技术利用电磁感应原理实现检测、测量和评估。当一随时间谐变的 电流输入位于一被测对象上方的探头线圈时，首先在线圈周围产生磁场，该磁场称为一级 磁场。根据电磁感应原理，当被测对象与探头线圈之间的距离足够小时，在被测对象中产生 涡流，该涡流也会产生一个磁场(二级磁场)，阻碍一级磁场的变化，从而引起线圈阻抗的 变化。因为一级磁场和二级磁场的耦合作用与诸多因素有关被测对象和线圈的距离、被测 对象参数、检测频率等，因此该技术被开发成检测位移变化的涡流位移检测装置和评估被 测对象内不连续性特征的无损检测系统。涡流位移检测装置因具有结构简单、测量范围宽、 抗干扰能力强、不受油污污染等优势，在航空航天、输油管道、能源等部门的关键部件(水 轮机、风力发电机或其它旋转机械)的振动性能监测或涂层厚度检测(飞机发动机叶片热 障涂层、输油管道绝缘层等)中得到广泛应用。但是根据前述涡流检测理论，现有的涡流位移检测方法的检测结果除了与被测对 象表面和探头线圈模块的距离有关外，还与被测对象的电磁特性有关。因此对一种被测对 象对应一次标定过程。因此当被测对象的电磁特性发生变化时，同一检测距离下位移检测 方法的位移输出会因材料电磁特性的不同而不同。这种现象严重降低了涡流位移检测装 置的互换性，限定了其使用范围。同时也大大增加了标定工作量，即每一个涡流位移检测 装置都需要根据被测对象的电磁特性逐个标定。例如被测对象的材料为铝(Al)、铜(Cu)、 lCrl8Ni9Ti、45#钢、2169#钢和A3#钢六种材料，那么现有的涡流位移检测方法则需要分别 对每种材料对应的被测对象进行标定，因此需要分别设置六组涡流位移检测装置。

发明内容
为了克服现有的涡流位移检测装置的标定工作量大的缺点，提出了一种涡流位移 检测方法，采用该方法的涡流位移检测装置可以匹配多种具有不同电磁特性的被测对象。为了实现上述目的，本发明的技术方案是一种涡流位移检测方法，包括步骤步 骤1.产生正弦激励信号通过信号发生模块产生正弦激励信号U0并将其输入涡流探头线 圈模块；步骤2.产生响应信号正弦激励信号输入涡流探头线圈模块后，根据电磁感应原 理探测涡流探头线圈模块与被测对象位移变化时所引起的涡流探头模块阻抗的变化，得到 响应信号并将其输入到响应信号分离模块；步骤3.响应信号分离响应信号分离模块将响应信号分为第一路响应子信号和 第二路响应子信号；步骤4.响应信号的幅值差信号和相位差信号的提取；步骤6.模数转换对响应信号的幅值差信号和相位差信号进行模数转换得到幅
权利要求
一种涡流位移检测方法，其特征在于，包括步骤1.产生正弦激励信号通过信号发生模块产生正弦激励信号U0并将其输入涡流探头线圈模块；步骤2.产生响应信号正弦激励信号输入涡流探头线圈模块后，根据电磁感应原理探测涡流探头线圈模块与被测对象位移变化时所引起的涡流探头模块阻抗的变化，得到响应信号并将其输入到响应信号分离模块；步骤3.响应信号分离响应信号分离模块将响应信号分为第一路响应子信号和第二路响应子信号；步骤4.响应信号的幅值差信号和相位差信号的提取；步骤6.模数转换对响应信号的幅值差信号和相位差信号进行模数转换得到幅值差信号和相位差信号的模拟量对应的数字量。步骤7.计算得到涡流探头线圈的阻抗向量的实部和虚部；步骤8.根据涡流探头线圈模块的阻抗向量Z0计算得到被测对象的位移。
2.根据权利要求1所述的一种涡流位移检测方法，其特征在于，在步骤⑷和步骤(6) 之间还包括步骤5.滤波对响应信号的幅值差信号和相位差信号进行滤波处理，从响应信号的幅 值差信号和相位差信号提取模块获得的幅值差信号和相位差信号是直流电压信号，通过直 流滤波电路滤除直流电压信号中的畸变信号，减小干扰信号，使电路输出的幅值差信号和 相位差信号更为平滑。
3.根据权利要求1或2所述的一种涡流位移检测方法，其特征在于，在步骤(8)之后还 包括步骤9.位移非线性校正根据等效阻抗向量与位移的非线性关系，对被测对象位移进 行非线性校正得到精确的位移值。
4.根据权利要求1所述的一种涡流位移检测方法，其特征在于，在步骤(3)中第一路响 应子信号VinA和第二路响应子信号Vinfi通过如下公式获得
5.根据权利要求1所述的一种涡流位移检测方法，其特征在于，步骤4中响应信号的幅 值差信号Vmm和相位差信号Vphs的提取，通过如下公式得到
6.根据权利要求1所述的一种涡流位移检测方法，其特征在于，步骤4中响应信号的幅 值差信号Vmm和相位差信号Vphs的提取，通过如下公式得到
7.根据权利要求1所述的一种涡流位移检测方法，其特征在于，步骤7中涡流探头线圈 的阻抗向量Ztl的实部Rb和虚部Xb通过如下公式得到Z0=Rb+ JXb = R^ = Rx— φ,ηΒ) + JRi ^ η(φιηΑ - φ,ηΗ)；
8.根据权利要求1所述的一种涡流位移检测方法，其特征在于，步骤8具体实现过程包 括步骤81 通过实验方法得到涡流探头线圈模块的等效阻抗Zpj与位移之间的函数关 系FO ；步骤82 通过涡流探头线圈模块阻抗模块在任一被测对象下得到的阻抗向量Zij的 实部Rb和虚部Xb计算得到其等效阻抗向量Zpj，然后将等效阻抗向量Zpj带入位移Ij和等 效阻抗向量Zpj的函数关系FO进行逆运算得到所位移、_。
全文摘要
本发明涉及一种涡流位移检测方法，包括步骤1.产生正弦激励信号通过信号发生模块产生正弦激励信号U0并将其输入涡流探头线圈模块；步骤2.产生响应信号正弦激励信号输入涡流探头线圈模块后，根据电磁感应原理探测涡流探头线圈模块与被测对象位移变化时所引起的涡流探头模块阻抗的变化，得到响应信号并将其输入到响应信号分离模块；步骤3.响应信号分离响应信号分离模块将响应信号分为第一路响应子信号和第二路响应子信号等步骤。本发明的有益效果是可以通过一组涡流位移检测装置完成对多种材料的被测对象的位移检测，减少了标定次数，提高了涡流位移检测装置的互换性，降低了成本。
文档编号G01N27/90GK101949683SQ20101026471
公开日2011年1月19日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年8月27日
发明者于亚婷, 杜平安, 杨拓 申请人:电子科技大学