Page 70 - 无损检测2021年第十期

王安泉, 等:

基于功率谱密度峰值的大提离下脉冲涡流测厚方法

分信号的功率谱密度存在提离效应, 不同的提离值
3 功率谱密度峰值特征量的试验分析及测厚
下需要使用不同的函数关系式。提取出相同提离值
3.1 脉冲涡流试验平台 下各厚度对应脉冲涡流信号的功率谱密度峰值 p i ,
为了开展脉冲涡流测厚研究, 搭建了脉冲涡流 以功率谱密度峰值 p i 为自变量, 厚度d i 为因变量,
试验平台( 见图 5 )。激励源信号为方波信号, 频率 用函数 y=ae +ce 对{( , d i )} 进行拟合, 其中
bx
dx
p i

为1Hz , 占空比为50% , 幅值为20V 。传感器采用 a , b , c , d 为拟合参数。

双线圈式传感器, 内线圈为激励线圈, 匝数为 800 ; 以20mm 提离值为例, 拟合出的反演函数曲线
外线圈为接收线圈, 匝数为 1200 。待测试件采用 如图7所示, 曲线方程为

Q235钢制作的管道阶梯 试 件, 阶 梯 厚 度 分 别 为 d= 2.609e ( - 4.095e + 4 ) p +9.392e - 1218 p ( 8 )

4.5 , 6 , 7.5 , 9 , 10.5 , 12mm 。

图5 脉冲涡流试验平台框图
3.2 特征量变化规律
根据仿真试验呈现出的规律, 脉冲涡流差分信
号的功率谱密度峰值会随着待测试件厚度的增加而 图7 20mm 提离下厚度与功率谱密度峰值的拟合曲线

降低。为了进一步验证特征量的变化规律, 使用 当需要在20mm 提离值下测试管道厚度时, 只
需先提取出检测电压后期差分信号的功率谱密度峰
Q235钢管试件进行了试验。以12mm 厚度管道的
检测信号为原始壁厚参考信号, 得到了在提离值分 值, 再代入式( 8 ), 即可反演得到测试点的厚度。
综上所述, 基于功率谱密度峰值的厚度检测方

别为0 , 20 , 40 , 60 , 80mm 情况下, 厚度分别为4.5 ,

6 , 7.5 , 9 , 10.5 , 12mm 的管道脉冲涡流后期差分信 法如下所述。

号的功率谱密度峰值( 见图 6 )。结果表明, 功率谱 ( 1 )测量不同厚度试件与参考试件的脉冲涡流
密度峰值随管道厚度的增加而减小, 与仿真和理论 检测电压信号, 提取出不同厚度试件与参考试件的
分析结果相一致。接下来, 将脉冲涡流后期差分信 后期差分电压信号。

号的功率谱密度峰值作为特征量, 开展壁厚反演方 ( 2 )提取出不同厚度试件后期差分信号的功率
谱密度峰值 。
法研究。 p i

和功率谱密度峰值 的
( 3 )根据已知厚度d i p i
关系, 拟合出指定提离值下的函数关系式d ( )。
p

( 4 )改变提离值, 重复以上步骤, 拟合出不同厚
度下的函数关系式d ( )。
p

( 5 )取一定提离值下待测试件的脉冲涡流信
号, 提取其功率谱密度峰值 p i , 根据拟合好的函数
p
d ( ), 反演出待测试件的厚度。
4 厚度测量试验
图6 不同提离值下不同厚度管道的功率谱密度峰值
3.3 基于功率谱密度峰值的测厚方法 为了验证方法的有效性, 在不同提离值下, 针对
根据前面的分析, 在提离值相同的情况下, 已知 不同厚度试件开展试验。采用自主研发并搭建的脉
一个脉冲涡流信号的功率谱密度峰值 p , 能够唯一 冲涡流检测平台, 对 Q235钢阶梯管道试件开展了厚
确定一个待测试件厚度d 。二者之间呈现非线性变 度测量, 阶梯厚度分别为4.5 , 6 , 7.5 , 9 , 10.5 , 12mm 。

化关系, 使用曲线拟合出d 与 p 的函数关系式, 即 首先拟合出壁厚反演关系式, 然后分别在提离

可通过脉冲涡流信号的功率谱密度峰值 p 反演出 值为0 , 20 , 40 , 60 , 80mm 的情况下, 重新检测了管
对应的试件厚度d 。由图 6 可以看出, 脉冲涡流差 道不同阶梯厚度的电压信号, 提取出后期差分信号
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2021年 第43卷 第10期

无损检测