不同頻率響應(yīng)探頭對(duì)MBM記錄閾值的影響研究

韓捷 高厚秀 姜婷婷 王波 祁攀 廖述圣

【摘 要】本研究通過研究不同中心頻率的探頭對(duì)MBM（加工打磨痕跡）記錄閾值的影響，提供不同配置導(dǎo)致MBM記錄結(jié)果不同的證據(jù);通過歸納看是否能找出其相應(yīng)的變化規(guī)律，以期提高我們開展渦流檢測(cè)的技術(shù)能力及分析水平，對(duì)實(shí)際工程實(shí)踐中的缺陷識(shí)別及數(shù)據(jù)分析起到一定的參考及借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】不同頻率;加工打磨痕跡;渦流檢驗(yàn)

中圖分類號(hào)： B842 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）07-0076-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.07.030

【Abstract】In this study， by studying the influence of probes with different center frequencies on MBM （Machining and Grinding Traces） recording threshold， we can provide evidence that different configurations lead to different MBM recording results. Through induction， we can find out whether the corresponding change rules can be found， in order to improve our technical ability and analysis level of eddy current testing， and play a role in defect identification and data analysis in practical engineering practice. The definite reference and reference function.

【Key words】Different frequencies; MBM; Eddy current testing

0 引言

多頻渦流檢驗(yàn)方法是渦流檢驗(yàn)中普遍采用的方法。由于使用不同檢驗(yàn)頻率，渦流信號(hào)幅值記錄閾值基準(zhǔn)的設(shè)置就成為多頻渦流檢驗(yàn)中比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的電壓幅值記錄閾值基準(zhǔn)設(shè)置方法有以下兩種：

（1）在主要檢驗(yàn)差分通道將一個(gè)特定信號(hào)的幅值設(shè)定為一個(gè)定值（例如將1通道的通孔信號(hào)設(shè)定為8伏），即設(shè)定了一個(gè)幅值的標(biāo)準(zhǔn)，然后將該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用到所有檢驗(yàn)通道，所有通道采用同一個(gè)幅值標(biāo)準(zhǔn)。這種設(shè)置方法的優(yōu)點(diǎn)：同一個(gè)信號(hào)在各個(gè)通道的信號(hào)幅值與所使用探頭的頻率響應(yīng)曲線的變化趨勢(shì)一致[1];

（2）在各個(gè)檢驗(yàn)通道分別將一個(gè)特定信號(hào)的幅值設(shè)定為定值（例如將所有差分通道的通孔信號(hào)設(shè)定為10伏，而將所有絕對(duì)通道的通孔信號(hào)設(shè)定為5伏），各個(gè)檢驗(yàn)通道采用不同的幅值標(biāo)準(zhǔn)。這種幅值設(shè)置方法的優(yōu)點(diǎn)：即使使用的探頭頻率響應(yīng)有所差別，也不會(huì)影響信號(hào)顯示記錄閾值的適用性，使得檢驗(yàn)程序具有通用性[2];

前者的缺點(diǎn)是一旦所使用探頭的頻率響應(yīng)有所差別，就會(huì)導(dǎo)致同一個(gè)信號(hào)在除主差分通道以外的其它通道響應(yīng)的信號(hào)幅值有差別（即探頭不同，信號(hào)幅值不同），這意味著現(xiàn)場(chǎng)檢查所使用的檢驗(yàn)程序中規(guī)定的某些信號(hào)顯示的記錄閾值（一般是固定值）可能不再適用;后者則會(huì)導(dǎo)致同一個(gè)信號(hào)在各個(gè)通道的信號(hào)幅值與所使用探頭的頻率響應(yīng)曲線的變化趨勢(shì)不一致[3]。

因此，開展本研究的目的主要是通過研究不同中心頻率的探頭對(duì)MBM（加工打磨痕跡）記錄閾值的影響，提供不同配置導(dǎo)致MBM記錄結(jié)果不同的證據(jù);通過歸納看是否能找出其相應(yīng)的變化規(guī)律，以期提高我們開展渦流檢測(cè)的技術(shù)能力及分析水平，對(duì)實(shí)際工程實(shí)踐中的缺陷識(shí)別及數(shù)據(jù)分析起到一定的參考及借鑒作用。

1 實(shí)驗(yàn)步驟

a）使用Inconel 690管材加工多個(gè)模擬MBM;

b）使用高頻探頭采集標(biāo)定管和MBM試驗(yàn)管數(shù)據(jù)，在1通道將標(biāo)定管通孔信號(hào)設(shè)為8V，并將此幅值標(biāo)準(zhǔn)保存到所有通道。在6通道測(cè)量每個(gè)MBM的幅值;

c）使用中頻探頭采集標(biāo)定管和MBM試驗(yàn)管數(shù)據(jù)，在1通道將標(biāo)定管通孔信號(hào)設(shè)為8V，并將此幅值標(biāo)準(zhǔn)保存到所有通道。在6通道測(cè)量每個(gè)MBM的幅值;

d）將使用兩種探頭獲得的對(duì)應(yīng)MBM幅值相除得到對(duì)應(yīng)的比值;

e）分析上述所有比值的規(guī)律性，并歸納不同頻率響應(yīng)的探頭對(duì)MBM記錄閾值的影響。

2 數(shù)據(jù)分析

由以上步驟得到不同頻率響應(yīng)的探頭對(duì)MBM記錄閾值的影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)，見表1;

進(jìn)而得到使用兩種不同頻率響應(yīng)的探頭時(shí)不同傷深MBM缺陷與響應(yīng)幅值、以及兩種頻率響應(yīng)對(duì)應(yīng)關(guān)系擬合曲線，見圖1;

3 數(shù)據(jù)小結(jié)

由圖可較直觀的得出：對(duì)于本試驗(yàn)對(duì)象，隨著MBM傷深度的增加，其對(duì)應(yīng)的響應(yīng)幅值也相應(yīng)增大，由此也證明了MBM傷屬于體積性缺陷，其響應(yīng)幅值與體積呈單調(diào)遞增關(guān)系;并且對(duì)于同一個(gè)MBM傷，使用中頻探頭所測(cè)得的MBM響應(yīng)幅值均大于使用高頻探頭所測(cè)得的MBM響應(yīng)幅值，再考察圖中線段②的斜率明顯大于線段①的斜率，即中頻探頭對(duì)MBM的幅值變化更為敏感。

另外可知，使用中頻、高頻探頭所測(cè)同一MBM傷的響應(yīng)幅值的比值接近于一定值，在本例中，此值位于[3.15，3.32]之間，假設(shè)以中間值3.23作為參考值，則相應(yīng)區(qū)間的偏差度位于[0，2.79%）區(qū)間，置信度（CL）為97.21%，據(jù)此可以將3.23作為更換兩種探頭后其響應(yīng)幅值的基準(zhǔn)比值。

進(jìn)一步查閱相關(guān)資料得知，本次試驗(yàn)所采用的 ULC/HF型高頻探頭，對(duì)應(yīng)的頻率范圍為400～800KHz; ULC/MR型探頭為中頻探頭，對(duì)應(yīng)的頻率范圍為50～400KHz。此外，探頭頻率范圍的選擇與線圈的帶寬密切相關(guān);見圖2;

在圖2中，可以看到高頻（HF）和中頻（MR）兩種頻率范圍的帶寬。高頻探頭的頻率峰值與550KHz的檢測(cè)頻率很接近，但是帶寬很窄，低于150KHz的頻率下幅值明顯減小。中頻探頭在主頻下幅值相對(duì)較小，但是在頻率較低的部分幅值相對(duì)較大。因?yàn)橹蓄l探頭有較寬的頻帶，在低頻下有較好的檢測(cè)能力;在主頻下信號(hào)響應(yīng)亦可接受;300KHz的頻率正處在帶寬的峰值處，信號(hào)很好。

考慮到通常選擇一個(gè)帶寬，希望使得所有檢測(cè)頻率處于從帶寬范圍內(nèi)的峰值開始到50%-60%衰減線之間。中頻探頭比高頻探頭更符合這個(gè)規(guī)則，而且使用中頻探頭時(shí)混頻通道有更好的信號(hào)響應(yīng)。由此也證明了本次試驗(yàn)結(jié)果的正確性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]“國(guó)防科技工業(yè)無損檢測(cè)人員資格鑒定與認(rèn)證培訓(xùn)教材”編委會(huì).《渦流檢測(cè)》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.6-15.

[2]韓捷，廖述圣.核電站管道缺陷渦流定量檢測(cè)的可靠性分析[J].核動(dòng)力工程，2009，30（4）：17～20.

[3]韓捷.基于數(shù)值計(jì)算的蒸汽發(fā)生器傳熱管磁區(qū)渦流信號(hào)的判別研究[J].無損檢測(cè)，2013，35（4）：28-32.