本發(fā)明涉及渦流熱成像無損檢測領域，具體是一種基于旋轉(zhuǎn)磁場的感應渦流熱成像檢測裝置。

背景技術(shù)：

渦流熱成像作為一種非接觸式的無損檢測方法，如今被廣泛的應用在控制產(chǎn)品質(zhì)量、保證在役設備安全運行上。它將渦流與熱成像技術(shù)結(jié)合，可實現(xiàn)大范圍不同深度缺陷的快速檢測，近年來在導體材料無損檢測領域得到廣泛的應用，成為分析導體材料失效原因的重要依據(jù)。

目前，常規(guī)渦流熱成檢測方法是將單一高頻交流電通入單根導線或單個線圈內(nèi)，通過電磁感應，使試件內(nèi)部產(chǎn)生感應電流，從而實現(xiàn)局部加熱。在實際應用過程中，這種局部加熱方法使試件受熱不均勻，不能很好的實現(xiàn)試件缺陷的檢測。為實現(xiàn)試件的全覆蓋自動化檢測，在采用常用渦流熱成像時，一方面，采用多個陣列線圈分別進行周向局部加熱，該方法增加了系統(tǒng)的復雜性和成本，而且相鄰加熱線圈交界處存在加熱盲區(qū)或重復加熱的問題，產(chǎn)生漏判或者誤判；另一方面，利用加熱線圈與試件之間形成復雜的掃描運動，該方法增加了輔助設備成本和信號處理的難度，并且對于難以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的試件，如方坯，鋼軌等，該掃描運動難以實現(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對常規(guī)渦流熱成像檢測技術(shù)的現(xiàn)狀與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于旋轉(zhuǎn)磁場的感應渦流熱成像檢測裝置，以解決常規(guī)渦流熱成像檢測技術(shù)存在的加熱不均和效率低等問題。

本發(fā)明提供的一種基于旋轉(zhuǎn)磁場的感應渦流熱成像檢測裝置，其結(jié)構(gòu)包括：旋轉(zhuǎn)磁場激勵電源，旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生器以及紅外熱像儀。旋轉(zhuǎn)磁場激勵電源給旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生器提供多相異步交流電，進而在旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生器內(nèi)部空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。當被測試件置于旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生器中時，基于法拉第電磁感應定律，與旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生相對運動，將在試件中產(chǎn)生動生渦流，根據(jù)焦耳定律，實現(xiàn)被測試件的全周向均勻加熱。當試件中存在缺陷時，被測試件表面溫度分布不均，紅外熱像儀采集被測試件表面溫度信號，從而實現(xiàn)被測試件表面缺陷的高靈敏度檢測。

在上述技術(shù)方案中，所述多相異步交流電的頻率越高，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速越快，產(chǎn)生的動生渦流的強度越大，加熱效率越高；同時隨著電流頻率增大，動生渦流的滲透深度降低，表面裂紋周圍的渦流密度更大，表面溫差更明顯，更有利于表面裂紋檢測；同時，也可以通過降低多相異步交流電的頻率，來增加動生渦流的滲透深度，進而檢測近表面的缺陷。

在上述技術(shù)方案中，所述多相異步交流電的幅值越大，旋轉(zhuǎn)磁場的強度越大，產(chǎn)生的動生渦流的強度越大，加熱效率越高。

在上述技術(shù)方案中，所述旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生器的內(nèi)徑根據(jù)被測試件的尺寸進行設計，因此可以檢測絕大多數(shù)的零部件，包括圓形、方形或者彎曲的不規(guī)則試件。

在上述技術(shù)方案中，所述紅外熱像儀的數(shù)量與布置方法與被測試件的尺寸、形狀，以及紅外熱像儀探測范圍有關(guān)，需滿足360°全面檢測，一般來說紅外熱像儀個數(shù)不少于2。

在上述技術(shù)方案中，被測試件在旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生器中的移動速度增加時，需增加多相交流電的幅值與頻率，以提高加熱效率。

本發(fā)明提供的基于旋轉(zhuǎn)磁場的感應渦流熱成像檢測裝置，其具有以下十分突出的優(yōu)點：

1. 多相異步交流電通入旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生器中，在其內(nèi)部產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，進而在被測試件中產(chǎn)生動生渦流，從而對被測試件全周向進行均勻加熱，極大地簡化了現(xiàn)有的加熱系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有渦流檢測線圈加熱技術(shù)加熱不均的問題。

2. 通過調(diào)整多相異步交流電的幅值和頻率，可以調(diào)整加熱效率和動生渦流滲透深度，以適應不同檢測速度和不同埋藏深度缺陷的檢測需求。

附圖說明

圖1為基于旋轉(zhuǎn)磁場的感應渦流熱成像檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為基于旋轉(zhuǎn)磁場的感應渦流熱成像檢測裝置旋轉(zhuǎn)磁場激勵電源輸入的典型三相異步交流電信號圖

圖3為旋轉(zhuǎn)磁場激勵電源的電流處于第Ⅰ階段時，旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生器產(chǎn)生磁場的分布示意圖

圖4為旋轉(zhuǎn)磁場激勵電源的電流處于第Ⅱ階段時，旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生器產(chǎn)生磁場的分布示意圖

圖5為旋轉(zhuǎn)磁場激勵電源的電流處于第Ⅲ階段時，旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生器產(chǎn)生磁場的分布示意圖

圖6為旋轉(zhuǎn)磁場激勵電源的電流處于第Ⅳ階段時，旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生器產(chǎn)生磁場的分布示意圖

圖7為基于旋轉(zhuǎn)磁場的感應渦流熱成像檢測裝置檢測方坯的結(jié)構(gòu)示意圖

上述附圖中的各圖示標號表示對象分別為：1-旋轉(zhuǎn)磁場激勵電源；2-旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生器；3-紅外熱像儀；4-被測試件；5-動生渦流；6-缺陷；7-旋轉(zhuǎn)磁場；8-兩級線圈。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明的具體實施方式，并通過具體實施方式對本發(fā)明的基于旋轉(zhuǎn)磁場的感應渦流熱成像檢測裝置作進一步的說明。需要特別指出的是，本發(fā)明的具體實施方式不限于實施例所描述的形式。

在下面所述具體實施方式中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前、后等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語僅僅是為了便于說明本發(fā)明，并非用來限制本發(fā)明。

本實施例的基于旋轉(zhuǎn)磁場的感應渦流熱成像檢測裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，構(gòu)成包括：旋轉(zhuǎn)磁場激勵電源1，旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生器2，紅外熱像儀3。旋轉(zhuǎn)磁場激勵電源1給旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生器2通入多相異步交流電，進而產(chǎn)生空間的旋轉(zhuǎn)磁場，被測試件4切割旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生動生渦流，對被測試件進行全周向均勻加熱，在裝置末端多個紅外熱像儀3，全面獲取被測試件表面的溫度信息。旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生器2產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場可以對絕大多數(shù)的零部件進行加熱，如鋼管、方坯以及難以旋轉(zhuǎn)的鋼軌等。

采用本發(fā)明裝置，旋轉(zhuǎn)磁場激勵電源1提供的典型三相異步交流電如圖2所示。激勵電源產(chǎn)生三個相位差為120°的異步電流:,,，同時進入旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生器2的兩級線圈8。

采用本發(fā)明裝置，旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生器2產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的原理圖如圖3、圖4、圖5、圖6所示。激勵電源產(chǎn)生的異步電流I₁,I₂,I₃分別通過旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生器2的兩級線圈8（A、B、C、A’、B’、C’）流入流出。當電流處于圖2的第Ⅰ階段時，電流I₁和I₃為正，I₂為負，即電流從A、C、B’流入，B、A’、C’流出，根據(jù)電磁感應定律以及右手定則，此時產(chǎn)生的感應磁場7如圖3所示。當電流處于圖2的第Ⅱ階段時，電流I₁為正，I₂和I₃為負，即電流從A、B’、C’流入，B、C、A’流出，根據(jù)電磁感應定律以及右手定則，此時產(chǎn)生的感應磁場7如圖4所示。當電流處于圖2的第Ⅲ階段時，電流I₁和I₂為正，I₃為負，即電流從A、B、C’流入，C、A’、B’流出，根據(jù)電磁感應定律以及右手定則，此時產(chǎn)生的感應磁場7如圖5所示。當電流處于圖2的第Ⅳ階段時，電流I₂為正，I₁和I₃為負，即電流從B、A’、C’流入，A、C、B’流出，根據(jù)電磁感應定律以及右手定則，此時產(chǎn)生的感應磁場7如圖6所示。隨著電流從第Ⅰ階段到第Ⅳ階段，從圖3到圖6可明顯的看出磁場的方向按順時針方向旋轉(zhuǎn)，形成了旋轉(zhuǎn)磁場。

當被測試件4置于旋轉(zhuǎn)磁場7中時，與旋轉(zhuǎn)磁場7形成相對運動，即被測試件4切割磁感線運動，基于電磁感應定律產(chǎn)生動生渦流5。當被測試件中存在缺陷6時，如圖1所示，該缺陷阻礙了渦流在被測試件中的傳播，引起缺陷周邊的渦流密度明顯增大，根據(jù)焦耳定律，缺陷周邊的溫度將明顯高于無缺陷區(qū)域。進一步，紅外熱像儀3通過獲取被測試件表面溫度分布可檢測到裂紋6的存在。

采用本發(fā)明裝置檢測方坯的結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示，旋轉(zhuǎn)磁場激勵電源1給旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生器2通入多相異步交流電，根據(jù)上述原理，旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生器2將產(chǎn)生均勻的旋轉(zhuǎn)磁場，當方坯4通過旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生器時，根據(jù)電磁感應定律，方坯4切割旋轉(zhuǎn)磁場，進而產(chǎn)生動生渦流。當方坯中存在缺陷6時，阻礙動生渦流的傳播，引起缺陷周邊的渦流密度明顯大于其它區(qū)域，根據(jù)焦耳定律，缺陷周邊的溫度明顯高于無缺陷區(qū)域?；跍u流熱成像原理，位于裝置末端的紅外熱像儀采集被測試件表面溫度信息，進而檢測出缺陷6的存在。

所以，采用本發(fā)明的檢測裝置能夠快速準確的實現(xiàn)各種試件中缺陷的高靈敏渦流熱成像檢測。