多層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)脈沖渦流檢測信號處理和內(nèi)部缺陷判別方法研究.pdf

1、隨著科技進步和各行各業(yè)迅速發(fā)展，重要裝備與系統(tǒng)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件無損檢測與評估受到越來越廣泛的重視。本文即是結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目和實際工程應(yīng)用需求，開展了面向多層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)件內(nèi)部狀態(tài)無損檢測的脈沖渦流檢測信號處理和內(nèi)部缺陷判別方法研究。在闡述脈沖渦流檢測技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，分別分析了外界干擾和內(nèi)部缺陷對響應(yīng)信號的影響規(guī)律;研究了脈沖渦流響應(yīng)信號預(yù)處理方法，重點研究了提離擾動情況下（提離是指檢測探頭和試件之間的距離）的信號預(yù)處理技術(shù);研究了提離干

2、擾下多層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的定性檢測和判別問題，提出了解決方案;著重闡述了多干擾下的多層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的定量化分析方法;對脈沖渦流檢測原型系統(tǒng)進行了集成開發(fā)。
　　論文主要研究工作和創(chuàng)新點如下:
　　(1)研究了脈沖渦流檢測技術(shù)的基礎(chǔ)原理，分析了脈沖渦流響應(yīng)信號的典型時域特征，以及外界干擾和內(nèi)部缺陷對響應(yīng)信號的影響規(guī)律，為多層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)脈沖渦流檢測提供正向指導(dǎo);
　　(2)在脈沖渦流掃描檢測過程中，提離往往并非一成不變，

3、而是隨著檢測的進行而動態(tài)波動，導(dǎo)致檢測信號波動干擾很大。針對動態(tài)波動變化的提離干擾問題，分析與比較了目前常用的提離消除技術(shù);在此基礎(chǔ)上，結(jié)合對提離的正向分析，提出了基于偏最小二乘的提離高度預(yù)測方法，利用訓(xùn)練獲得的提離回歸模型，可以針對未知提離高度下的響應(yīng)信號，實現(xiàn)提離高度的預(yù)測。該方法主要用于實際檢測中提離高度未知或者不可控的情況下，抑制乃至消除提離對脈沖渦流檢測結(jié)果的影響，為后續(xù)的提離抑制和缺陷檢測工作奠定基礎(chǔ)。
　　(3)在進

4、行提離高度預(yù)測的基礎(chǔ)上，進一步圍繞提離干擾下多層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的定性檢測和判別問題，通過對響應(yīng)信號中不同類型特征量的提取效果的分析，嘗試建立響應(yīng)信號特征量和內(nèi)部缺陷之間的映射關(guān)系，研究提出了基于組合特征量的內(nèi)部缺陷定性檢測和判別方法。最終通過實驗驗證了該方法在提離高度未知情況下能夠成功檢出溫控器中的不合格產(chǎn)品，并對不合格產(chǎn)品中不同類型的缺陷實現(xiàn)了有效區(qū)分。
　　(4)為了解決多干擾下的多層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的定量化分析困難的問題，

5、介紹了脈沖渦流檢測過程中多種干擾并存的檢測環(huán)境，并對傳統(tǒng)定量化檢測方法的局限和不足進行了分析;重點以含有通孔的三層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)為例，將試件中的通孔結(jié)構(gòu)對響應(yīng)信號的影響作為一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)干擾，并同時考慮存在提離干擾的情況下，在傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上，提出了基于多探頭的缺陷定量化分析方法。其中，利用基于粒子群參數(shù)優(yōu)化的支持向量機回歸算法，構(gòu)建組合特征量和內(nèi)部缺陷長度之間的定量模型，解決了外界提離干擾和內(nèi)部通孔結(jié)構(gòu)干擾并存情況下的多層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷長度

6、的定量檢測問題，并通過實驗驗證算法的有效性。
　　(5)為了提升檢測設(shè)備的穩(wěn)定性和便攜性，在實驗室已有的脈沖渦流檢測原型系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對原有系統(tǒng)進行改進優(yōu)化，重點針對下位機檢測系統(tǒng)的硬件電路進行了優(yōu)化設(shè)計和集成開發(fā)。
　　簡言之，本文研究了多層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)脈沖渦流信號處理和內(nèi)部缺陷判別分析方法，通過提離高度的預(yù)測、組合特征量的提取和多探頭檢測的思想，有效地實現(xiàn)了干擾影響下多層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的定性檢測判別和定量化分析，提升了脈沖