小波变换在脉冲涡流检测信号中的应用

    　0　引　言

　　脉冲涡流检测方法是涡流检测技术的一个新兴分支,与传统的单频正弦涡流相比,脉冲涡流具有许多优势[1, 2]。传统涡流采用单一频率的正弦电流作为激励,脉冲涡流则采用具有一定占空比的方波作为激励;传统涡流检测对感应磁场进行稳态分析,即通过测量感应电压的幅值和相角来确定缺陷的位置,而脉冲涡流则对感应磁场进行时域的瞬态分析,以直接测得的感应磁场最大值出现的时间来进行缺陷检测[3, 4]。在理论上,脉冲涡流比单频正弦涡流能提供更多信息,因为脉冲涡流可提供某一范围的连续多频激励。此外,脉冲涡流信号比单频涡流信号响应更快,因为它同时运行一列不同的电流频率。脉冲涡流检测是一种检测导电材料表面与近表面缺陷的有效方法。目前,该方法在飞机结构、压力容器、核电站热交换管道等关键设备的缺陷检测中得到广泛应用。

　　脉冲涡流检测中的噪声主要来源于测量噪声、探头抖动造成的提离干扰、金属表面沉积物和支撑架等,这些噪声的存在对缺陷信号的识别存在很大的干扰[5~8]。一般说和表面沉积物、支撑架产生的信号主要是低频分量,对应着大的尺度;缺陷的信号介于二者之间,并有所交叠。因此,为提高脉冲涡流信号中缺陷信号的可检性,必须有效地去除脉冲涡流信号中的噪声。

　　国内外提出了一些小波去除噪声的算法。文献[7]通过对不同支撑板干扰信号的分析,提出了用小波多尺度边缘检测方法去除支撑板信号的新方法。与传统的去除支撑板干扰相比,能极大地节省硬件资源,降低成本;文献[9]采用离散小波变换强制消噪法、软阈值消噪法和不同熵准则的小波包分析消噪法对多频涡流检测信号进行了预处理,比较知分离提离等干扰噪声,可采用强制法,消除高频噪声,采用基于Shannon熵准则的WPA法,效果最好;文献[10]运用小波变换对涡流检测自然裂纹信号进行了信号处理,该技术对提取湮没在非缺陷信号和白噪声中的缺陷信号非常有用;文献[11]采用小波变换与主成份法相结合,对脉冲涡流的信号特征进行了提取。本文主要采用小波变换对脉冲涡流信号中的测量噪声进行了有效去除。

　　1　脉冲涡流无损检测系统

　　检测系统主要由信号发生器、安装了Hall传感器的涡流探头、检测电路和信号处理单元这4个部分组成,如图1所示。信号发生器采用CALTEKCA1640—02函数发生器,可产生0. 02Hz~2MHz占空比连续可调的方波信号,信号幅度输出不随频率变化,脉冲涡流传感器系统中用其产生占空比为50%。探头采用高为27mm、内径9mm、外径16mm的圆柱形磁芯,线圈线径0. 3mm的漆包线绕制而成,共绕了220匝。Hall传感器采用UNG3503,用于拾取缺陷信号,此信号调理后经采集卡进入PC机进行数据处理。数据采集卡采用凌华DAQ2010型数据采集卡。采样得到的数据运用Matlab工具进行滤波、分析、处理等环节,提取缺陷的特征值.