脉冲涡流阵列缺陷成像检测技术

脉冲涡流（Ｐｕｌｓｅｄ　Ｅｄｄｙ　Ｃｕｒｒｅｎｔ，简称ＰＥＣ）检测技术是近十几年发展起来的一种新型的电磁无损检测技术，是涡流检测技术的一种新方法［１－３］。脉冲涡流的激励电流为一个重复的宽带脉冲，通常为具有一定占空比的方波。激励线圈中的脉冲电流感生出一个快速衰减的脉冲磁场，变化的磁场在导体试件中感应出瞬时涡流，此脉冲涡流向导体试件内部传播，又会感应出一个快速衰减的涡流磁场，随着涡流磁场的衰减，磁传感器上就会输出随时间变化的电压。通过测量瞬态输出电压信号的变化大小，就可以得到有关缺陷的尺寸、类型和结构参数等信息［４］。

成像检测技术是现代无损检测技术的发展趋势之一［５］。成像检测技术的应用可以直观地观测到被检测物体的缺陷位置及缺陷的大小［６－７］，这样不仅提高了检测人员的工作效率，更大大促进了无损检测技术的应用普及。设计了一套脉冲涡流阵列检测系统，并对标准铝合金试件的缺陷进行了初步的成像处理。

１　脉冲涡流阵列探头设计

阵列探头中每个单元的结构如图１所示，单元由铁氧体磁芯、激励线圈和霍尔元件组成，实物图见图２。

为了验证探头的可靠性，将图２所示三个单元探头分别放置在试件的缺陷、缺陷边缘和无缺陷处。试件缺陷宽２ｍｍ，深度分别为２，４，６和８ｍｍ。其中阵列探头中单元１放置在了缺陷处，单元２放置在了缺陷边缘，单元３放置在了无缺陷处。图３为３个单元差分信号时域检测结果截图，图４为３个单元差分信号频域检测结果截图。从两图中可以发现，单元１能很好地检测到缺陷变化的情况，而处在缺陷边缘的单元２和处在无缺陷处的单元３所采集的信号很难在时域进行区分；但是从频域信号的对比来看，单元２在缺陷边缘处采集的信号频谱分离点要明显大于单元３的频谱分离点。

在３个检测单元线阵探头的基础上又制作了４×４面阵探头，探头实物如图５。图６为面阵探头在无缺陷铝合金试件上产生的１６路信号。从中发现检测信号存在明显的失真，特别是位于正中间的４个探头，信号波形与四周探头信号存在明显的差异。信号失真的原因是由于面阵探头排列使得探头和探头之间的互感干扰比线阵探头要严重得多。信号由于互感影响产生了畸变，严重影响了检测的精确度和准确度，所以必须消除探头之间互感的影响。