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专利名称：电磁超声信号叠加方法
技术领域：
本发明涉及一种电磁超声探伤方法，更具体地讲，涉及一种基于信号叠加的电磁超声探伤方法。
背景技术：
电磁超声探伤是一项新兴的超声波检测技术。将通有高频脉冲电流的激磁线圈 (发射线圈)置于作为被测对象的导电金属表面上，线圈产生的交变磁场作用于被测对象表面层内感应出频率相同、方向相反的涡流，该涡流是由运动着的带电质点产生的，该涡流与同时施加在被测对象另一处上的恒定磁场(如，永久磁铁或直流电磁铁产生)相互作用， 则被测对象中的带电质点在磁场中流动时受到垂直于磁场方向和质点运动方向的力一洛仑兹(Lorentz)力的作用而发生位移，使涡流进入的体积元发生振动，从而激发出与涡流频率相同的超声波，形成了超声波波源，视作用力的分力方向(水平分量与垂直分量)可以同时激发出纵波与横波。当超声波在被测对象中传播时，如果遇到声阻抗不同的物体时发生反射，利用涡流线圈(接收线圈)来接收这个反射波，通过计量此超声波在物体中的传播时间，就可以计算出被测物体的厚度值和/或缺陷所在位置。接收超声波是产生超声波的过程的逆过程，即被测对象中的超声反射回波导致质点在恒定磁场中振动，就会产生感应电流，使配置在被测对象表面上的检测线圈中有感应电势产生，即可作为接收信号，其频率与接收到的超声波有相同的频率，其大小则随磁场的增大而增加。与传统的压电超声波技术相比，电磁超声探伤技术具有不需要使用耦合剂的优点。然而，电磁超声波的声-电转换效率较低，致使发射和接收的超声波信号均较弱，在要求检测灵敏度较高场合或在进行长距离导波检测时，探伤的信噪比较低。

发明内容
在下面的描述中将部分地阐明本发明另外的方面和/或优点，通过描述，其会变得更加清楚，或者通过实施本发明可以了解。根据本发明的实施例，提供了一种电磁超声信号叠加方法，所述方法包括按预定的时间间隔顺序地将具有相同脉冲长度的脉冲电压串提供给多个发射线圈，以产生多个超声波信号；多个接收线圈接收所述多个超声波的回波信号；对与接收到的多个回波信号相应的多个电压信号进行移相，以使所述多个电压信号相位相同；将进行相移处理的多个电压信号进行叠加。另外，所述脉冲电压串是方波信号串。另外，通过所述脉冲电压串来控制发射线圈与电流源的连接状态，来向发射线圈提供脉冲电流。另外，所述多个脉冲电压串是通过按相同的长度分割连续脉冲电压信号而产生的。另外，对多个接收线圈接收的多个超声波的回波信号进行前置放大后进行相移处理。根据本发明，多个发射线圈按时间间隔接收脉冲电流来产生超声波(，并通过多个接收线圈接收具有相位差的超声波的回波信号并进行移相处理，消除相位差后再进行叠加，从而增加了信号幅度，因此达到了提高信噪比的目的。


通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将会变得清楚和更易于理解，其中图1是根据本发明实施例的电磁探伤装置的发射部的框图；图2是根据本发明实施例的电磁探伤装置的接收部的框图；图3是根据本发明实施例的电磁探伤方法的流程图；图4和图5是分别示出根据本发明实施例的发射线圈接收的脉冲串和接收线圈接收的超声波的回波的示意图。
具体实施例方式现在对本发明实施例进行详细的描述，其示例表示在附图中。下面通过参照附图对实施例进行描述以解释本发明。根据本发明实施例的电磁超声探伤装置包括发射部和接收部，发射部用于产生超声波，而接收部用于接收超声波的回波并根据回波判断检测材料的缺陷位置和/或厚度。图1是根据本发明实施例的电磁超声探伤装置的发射部的框图。根据本发明实施例的电磁超声探伤装置的发射部包括发射脉冲控制系统10、第1驱动电路20-1至第N驱动电路20-N和第1发射线圈30-1至第N发射线圈30-N。发射脉冲控制系统10可产生多路发射脉冲并控制它们的输出时序。发射脉冲控制系统10可接收连续的脉冲电压信号(例如，方波信号)并控制将脉冲电压信号提供给驱动电路(或发射线圈)的时序。例如，发射脉冲控制系统10在第一时间段期间将脉冲电压信号仅提供给第1驱动电路20-1，在第二时间段期间将脉冲电压信号仅提供给第2驱动电路20-2，...，在第 N时间段期间将脉冲电压信号仅提供给第N驱动电路20-N。在此，第一时间段、第二时间
段......第N时间段的长度相同。这样，每个接收线圈接收到的将是脉冲电压串，而不会是
连续的脉冲电压信号。并且，第一时间段与第二时间段之间的时间差与第二时间段与第三时间之间的时间差相同，第二时间段与第三时间段之间的时间差与第三时间段与第四时间段之间的时间差相同，依次类推。如上所述，发射脉冲控制系统10可通过按相同的长度分割连续脉冲电压信号来产生脉冲电压串。发射脉冲控制系统10可将产生的脉冲电压串按预定的时间间隔顺序地提供给第1驱动电路20-1至第N驱动电路20-N。第1驱动电路20-1至第N驱动电路20-N根据接收的脉冲电压串，驱动开关管(未示出)来将发射线圈连接至电流源(未示出)，从而发射线圈接收脉冲电流。由于驱动电路接收到的脉冲电压串之间相差预定时间差并且每个脉冲电压串的长度相同，因此，发射线圈接收到的脉冲电流也具有预定时间差。在此，可直接将从发射脉冲控制系统10输出的脉冲电压串提供给发射线圈，以用于产生超声波。第1发射线圈30-1至第N发射线圈30-N根据接收的脉冲电流(脉冲电压串)在被测对象(未示出)中产生超声波信号。此时，由于第1发射线圈30-1至第N发射线圈30-N所接受的脉冲电流(或脉冲电压)的频率相同，因此，产生的超声波的频率也相同。此外，由于第1发射线圈30-1至第 N发射线圈30-N所接收的脉冲电流(或脉冲电压)具有预定时间差，因此，其产生的超声波具有预定的相位差。即，通过第1发射线圈30-1至第N发射线圈30-N所产生的超声波具有相同的频率，并具有预定的相位差。图2是根据本发明实施例的电磁超声探伤装置的接收部的框图。根据本发明实施例的电磁超声探伤装置的接收部包括第1接收线圈40-1至第N 接收线圈40-N、第1前放电路50-1至第N前放电路50-N和移相叠加电路。第1接收线圈40-1至第N接收线圈40-N接收超声波的回波信号。在此，第i接收线圈40-i接收第i发射线圈30-i发射的超声波的回波信号，其中，i = 1,2,....,N0由于第1发射线圈30-1至第N发射线圈30-N所产生的超声波信号的频率相同并具有预定的相位差，因此，第1接收线圈40-1至第N接收线圈40-N接收的超声波的回波信号的频率相同并具有预定的相位差。在此，接收线圈接收的超声波回波信号之间的相位差与发射线圈产生的超声波之间的相位差相同。因此，在接收线圈产生的电压信号的频率相同并具有相同的相位差。第1前放电路50-1至第N前放电路50-N将与接收线圈接收到的超声波的回波信号对应的接收线圈两端的电压进行放大。移相叠加电路60从第1前放电路50-1至第N前放电路50_N接收放大的电压信号。由于放大的电压信号之间具有预定的相位差，因此，移相叠加电路60将接收的多个电压信号进行移相，使得多个电压信号同相并叠加同相的电压信号，从而增加信号幅度。图3是根据本发明实施例的电磁超声探伤方法的流程图。在步骤301，按预定时间间隔将具有时间差的脉冲电压串顺序地提供给多个发射线圈，以产生多个超声波。在此，可通过脉冲电压串控制多个发射线圈与电流源的连接状态来向发射线圈提供脉冲电流。在步骤302，多个接收线圈接收多个发射线圈产生的超声波的回波信号。在步骤303，对与多个超声波的回波信号对应的多个电压信号进行放大；在步骤304，对多个放大的电压信号进行移相处理，在消除相位差之后进行信号叠加，从而增加信号的幅度。根据本发明，多个发射线圈按时间间隔接收脉冲电流来产生超声波(如图4所示)，并通过多个接收线圈接收具有相位差的超声波的回波信号并进行移相处理，消除相位差后再进行叠加(如图5所示)，从而增加了信号幅度，因此达到了提高信噪比的目的。虽然已表示和描述了本发明的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。
权利要求
1.一种电磁超声信号叠加方法，其特征在于，包括按预定的时间间隔顺序地将具有相同脉冲长度的脉冲电压串提供给多个发射线圈，以产生多个超声波信号；多个接收线圈接收所述多个超声波的回波信号；对与接收到的多个回波信号相应的多个电压信号进行移相，以使所述多个电压信号相位相同；将进行移相处理的多个电压信号进行叠加。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述脉冲电压串是方波信号串。
3.如权利要求1所述的方法，其中，通过所述脉冲电压串来控制发射线圈与电流源的连接状态，来向发射线圈提供脉冲电流。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述多个脉冲电压串是通过按相同的长度分割连续脉冲电压信号而产生的。
5.如权利要求1所述的方法，其中，对多个接收线圈接收的多个超声波的回波信号进行前置放大后进行相移处理。
全文摘要
本发明公开了一种电磁超声信号叠加方法。所述电磁超声探伤方法包括按预定的时间间隔顺序地将具有相同脉冲长度的脉冲电压串提供给多个发射线圈，以产生多个超声波信号；多个接收线圈接收所述多个超声波的回波信号；对与接收到的多个回波信号相应的多个电压信号进行移相，以使所述多个电压信号相位相同；将进行相移处理的多个电压信号进行叠加。根据本发明提供的电磁超声探伤方法，将通过多个接收线圈接收的具有预定相位差的超声波的回波信号进行移相并叠加，增加了信号幅度，从而改善了信噪比。
文档编号G01N29/04GK102175767SQ20101062316
公开日2011年9月7日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者刘涛, 姚君, 张建卫, 杜建生, 童凯, 范弘, 贾慧明 申请人:钢铁研究总院