Page 106 - 无损检测2024年第十二期

王 鹏，等：

基于多频技术的涡轮叶片涡流检测边缘效应抑制

现，若裂纹等缺陷处在叶片的边缘位置时，缺陷信号 号，就要对信号进行处理。f 1 和f 2 在同一干扰信号响
与边缘效应的信号不能很好地区分开来，缺陷信号 应下的信号幅值和相位不同，可对f 2 的信号进行旋
容易淹没在边缘效应信号中，而造成漏检。为此，笔 转，放缩，使得处理过后的f 2 信号与f 1 信号具有相同
者提出使用多频涡流混频技术对边缘效应的干扰信 的幅值、相位，再将两者相减，便可抵消干扰信号从
号进行抑制的方法并进行试验，结果表明，该方法可 而仅保留缺陷信号。
以检测出位于叶片边缘位置的缺陷，提高了检测准 对于上述抑制干扰信号的方法进行公式化，设
确率，降低了漏检率。 C ，C 分别为在频率f 和f 下得到的检测信号，令
1
2
1
2
N
+AS
C = () B ( ) （1）
1 多频涡流检测原理与检测系统 1 1 1
C = () B ( ) （2）
+A
S
N
1.1 多频涡流检测原理 2 2 2
在使用常规涡流技术对工件进行检测的过程 式中：A (S)和A (S)分别为缺陷在频率f 和f 下的响
1
2
2
1
中，缺陷的检测原理是当检测线圈经过缺陷时，检测 应；B (N)和B (N)分别为某一干扰源在频率f 和f 下
1
2
1
2
线圈的阻抗会发生改变，阻抗的变化将转化为检测 的响应。
线圈上电压量的变化。但是实际检测中检测线圈的 若设置调节因子 ∂ 使得
N
阻抗不仅仅只因缺陷发生改变，也会受到工件的磁 ∂ B () =B (N ) （3）
1 2
导率、电导率、检测探头的晃动等因素影响而发生改
则有
变 ，这些因素的存在降低了常规涡流检测的效果。
[7]
∂ C = ∂ (S ) ∂ + A B () （4）
N
常规涡流检测技术只使用一种频率进行检测， 1 1 1
单一的频率使得其获取的信息量有限；因此对于许 式（4）与式（2）相减可得
S
S
多复杂工件的检测，常规涡流技术难以取得较好的 ∂ -C =C ∂ A () A () （5）
-
1 2 1 2
检测效果。如发电厂的冷凝换热管，一般都固定在
此时所得结果是缺陷的单值函数，只与缺陷有
支撑板上，如果使用单一频率的常规涡流技术进行
关，可见该方法使干扰信号得到了抑制。混频技术
检测，支撑板会产生很强的干扰信号（足以淹没可
原理如图1所示。
能存在的缺陷信号），而很难准确地检测出换热管缺
陷。为了从众多干扰因素中提取出缺陷信号，多频
涡流检测技术的应用日渐增多 [8-9] 。
与常规涡流技术的区别在于，多频涡流技术使
用多个频率加载在激励线圈上，根据在不同频率下
同一因素引起的检测线圈阻抗变化的不同，再通过
一定的方法对信号进行分析处理，从而实现被检对
象的多参数检测或者对支撑板等干扰信号的抑制。
双频涡流检测是多频涡流检测技术中最易实现
图 1 混频技术原理示意
的，该方法将信号源产生的两路频率（分别为f 1 和f 2 ）
的信号同时施加到激励线圈上，然后对工件进行检 混频技术主要是用来抑制支撑板等干扰源信号
测。此两路频率大小的选取会关系到检测效果，其 的，在使用混频技术时，应该满足以下原则：选取的
选取原则为：一个频率对于需要检出的缺陷信号敏 两个频率应满足其中一个是最佳频率信号（用于试
感，另一个频率对于需要抑制的干扰信号敏感，这两 件检查），另一个是较低频率辅助信号（所要消去的
个频率大小的比例通常为1∶2，可根据试验效果适当 参数为支撑板等干扰源信号）。将此两个频率信号
进行调整。 同时加载在激励线圈上，再使用混频抑制干扰源信
通过适当地处理两个频率下得出的检测信号， 号，从而消去干扰源信号并获得可分析的缺陷信号。
可以对来自缺陷的信号进行增强，抑制干扰信号。 这一类型的混频方法广泛应用于带支撑板的热交换
根据独立作用原理，缺陷和干扰信号对探头的响应 管的检测中。
基本上是相互线性独立的，二者共同作用时的响应 1.2 多频涡流检测系统架构
是其单独作用时反应的矢量和；因此，要抑制干扰信 多频涡流检测系统主要由激励信号模块、加法
72
2024 年 第 46 卷 第 12 期
无损检测