Page 63 - 无损检测2021年第四期

李 骥, 等:

基于脉冲涡流的复合金属层材料鉴别

在基频 上取最
当n=1 , 占 空比为 50% 时, A n
大值, 保证了脉冲信号的信噪比, 此时可以得到脉冲
[ 1 ] 为
涡流的标准渗透深度δ PW
δ PW = 2Δ /( π σ μ ) ( 3 )
式中: Δ 为脉冲宽度; σ 为电导率; 为磁导率。
μ
根据工 程 经 验, 将 激 励 信 号 的 脉 冲 宽 度 设 置
图 3 典型脉冲涡流响应信号及其特征
为 5ms , 频率设置为 100 Hz , 由式( 3 ) 计算得其标

下铜、 铁、 铝 3 种金属的信号特征差异, 寻找出区分

准渗透深 度 为 42.7 mm 。结 果 表 明, 脉 冲 涡 流 对
3 种金属材料的特征参量。
试验中采用的 304 不锈钢板的有效检测深度不超
过 15mm , 远小于理论计算值 42.7mm , 原因可能 3 试验结果分析

有, 在脉冲涡流实际检测过程中, 不锈钢加工工艺
图 4 为试验采集的 3 种试样的脉冲涡流时域响
的差异影 响 了 不 锈 钢 的 性 能, 线 圈 形 状 及 结 构 参
应信号。由于铁的磁导率远大于铜和铝的, 所以其
数影响了不锈 钢 板 中 的 涡 流 分 布 状 态 [ 12 ] , 最 终 导
脉冲涡流响应信号强烈, 铁试样的主峰幅值明显高
致涡流渗透 深 度 发 生 变 化。 304 不 锈 钢 在 生 产 及
于铜和铝试样的, 主峰幅值可作为区分铁磁性材料
加工过程中, 受偏析、 热处理不当、 冷轧、 冷作硬化
和非铁磁性材料的直接特征。对每种试样分别随机
等因素的 影 响, 在 母 材 内 会 产 生 一 定 量 的 铁 素 体
采集 50 次响应信号, 提取信号的峰值幅值、 主峰面
及形变诱 发 马 氏 体, 造 成 304 不 锈 钢 试 板 具 有 一
积、 过零时间和衰减时间等 4 个特征, 分布规律如
定铁磁性 [ 13 ] ; 试验选用的 304 不锈钢为冷轧钢板,
图 5所示。由图 5 可知, 随机采集数据的各个特征
在轧制及 平 底 孔 加 工 过 程 中, 晶 体 点 阵 易 发 生 畸
值波动较小, 数据重复性较好。
变, 同时引起材料应力状态的改变, 导致材料电导
率发生变化 [ 14 ] 。
采用脉冲涡流探头在试样 304 不锈钢包覆层
上进行随 机 扫 描 试 验, 得 到 的 典 型 脉 冲 涡 流 响 应
信号及特 征 如 图 3 所 示。目 前, 在 利 用 脉 冲 涡 流
对多层金 属 结 构 的 裂 纹 进 行 检 测 [ 2 ] 时, 主 要 采 用
主峰幅值、 主峰面积、 过零时间及衰减时间对裂纹
的深度和 尺 寸 进 行 表 征。因 此, 选 取 这 4 种 典 型
的 脉 冲 涡 流 信 号 特 征 量 , 分 析 304 不 锈 钢 包 覆 层 图 4 脉冲涡流响应信号及其特征

图 5 3 种试样的脉冲涡流信号特征分布
4 结语 参考文献:

当 304 不锈钢板下方放置不同材料的试样时, [ 1 ] 杨宾峰 . 脉冲涡流无损检测若干关键技术研究[ D ] .

脉冲涡流信号特征存在差异, 主峰幅值、 主峰面积、 长沙: 国防科学技术大学, 2006.

过零时间和衰减时间可作为区分铁磁性材料和非铁 [ 2 ] 徐平 . 多层金属结构中腐 蚀 缺 陷 的 脉 冲 涡 流 检 测 技

磁性材料的依据, 仅有过零时间可进行非铁磁性材 术研究[ D ] . 长沙: 国防科学技术大学, 2005.
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料的区分。
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2021 年 第 43 卷 第 4 期

无损检测