一种基于双线圈探头的铸件内喷丸残留探测方法

技术领域

本发明涉及铸件内喷丸残留探测技术，具体是一种基于双线圈探头的铸件内喷丸残留探测方法。

背景技术

在铸件的加工过程中，为了提高铸件的机械性能、疲劳强度与耐腐蚀性，通常会对铸件进行喷丸处理。但在喷丸处理过程中，部分喷丸会残留(堵塞或粘连)在铸件内，影响铸件的正常使用。因此，为了保证铸件的正常使用，目前普遍采用内窥镜探测法或X光探测法来探测铸件内残留的喷丸。然而在实际应用中，内窥镜探测法由于探测原理所限，存在探测效率及置信度低的问题。相较于内窥镜探测法，X光探测法能够高效且精准地探测铸件内残留的喷丸，但其需要购置昂贵的X光机，因此存在探测成本高的问题。基于此，有必要发明一种基于双线圈探头的铸件内喷丸残留探测方法，以解决现有铸件内喷丸残留探测技术探测效率及置信度低、探测成本高的问题。

发明内容

本发明为了解决现有铸件内喷丸残留探测技术探测效率及置信度低、探测成本高的问题，提供了一种基于双线圈探头的铸件内喷丸残留探测方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种基于双线圈探头的铸件内喷丸残留探测方法，该方法是采用如下步骤实现的：

步骤一：搭建探测系统；

所述探测系统包括双线圈探头、第一柔性导线、第二柔性导线、阻抗分析仪、上位机；所述双线圈探头包括线圈芯、激励线圈、接收线圈；激励线圈和接收线圈分别固定套设于线圈芯的外侧面两端，且激励线圈和接收线圈共同构成线圈对；阻抗分析仪一方面通过第一柔性导线与激励线圈电连接，另一方面通过第二柔性导线与接收线圈电连接；上位机与阻抗分析仪电连接；

步骤二：分别测量不同激励频率下铸件的特征值、不同激励频率下喷丸的特征值、不同激励频率下空气的特征值；具体测量步骤如下：

步骤a：通过上位机对阻抗分析仪的激励频率进行初始设定，阻抗分析仪输出正弦激励信号；正弦激励信号经第一柔性导线传输至激励线圈，使得接收线圈中感应产生互感信号；互感信号经第二柔性导线传输至阻抗分析仪，阻抗分析仪根据互感信号测得线圈对的阻抗的虚部值，即测得特征值；然后，阻抗分析仪将测量结果传输至上位机；

步骤b：在双线圈探头的旁侧放置有铸件的情况下，通过上位机对阻抗分析仪的激励频率进行扫频控制，阻抗分析仪由此测得不同激励频率下线圈对的阻抗的虚部值，即测得不同激励频率下铸件的特征值；然后，阻抗分析仪将测量结果传输至上位机，上位机根据测量结果绘制出铸件的特征值与激励频率之间的关系曲线图；

步骤c：在双线圈探头的旁侧放置有喷丸的情况下，通过上位机对阻抗分析仪的激励频率进行扫频控制，阻抗分析仪由此测得不同激励频率下线圈对的阻抗的虚部值，即测得不同激励频率下喷丸的特征值；然后，阻抗分析仪将测量结果传输至上位机，上位机根据测量结果绘制出喷丸的特征值与激励频率之间的关系曲线图；

步骤d：在双线圈探头的旁侧没有任何物体的情况下，通过上位机对阻抗分析仪的激励频率进行扫频控制，阻抗分析仪由此测得不同激励频率下线圈对的阻抗的虚部值，即测得不同激励频率下空气的特征值；然后，阻抗分析仪将测量结果传输至上位机，上位机根据测量结果绘制出空气的特征值与激励频率之间的关系曲线图；

步骤三：上位机根据不同激励频率下铸件的特征值、不同激励频率下喷丸的特征值、不同激励频率下空气的特征值，计算出不同激励频率下的信噪比；具体计算公式如下：

式中：SNR表示信噪比；Z表示铸件的特征值；Z

然后，上位机根据计算结果绘制出信噪比与激励频率之间的关系曲线图；

步骤四：上位机根据信噪比与激励频率之间的关系曲线图找到信噪比取最大值时对应的激励频率，并将该激励频率作为最优激励频率；

步骤五：通过上位机对阻抗分析仪的激励频率进行最优设定；然后，将双线圈探头探入待测铸件内；在探入过程中，根据上位机中显示的特征值判断待测铸件内是否存在残留的喷丸：若上位机中显示的特征值增大且增量大于阈值，则判定双线圈探头的旁侧存在残留的喷丸；若上位机中显示的特征值未增大，或者即使增大但增量小于等于阈值，则判定双线圈探头的旁侧不存在残留的喷丸。

与现有铸件内喷丸残留探测技术相比，本发明所述的一种基于双线圈探头的铸件内喷丸残留探测方法具有如下优点：其一，与内窥镜探测法相比，本发明采用全新的探测原理(采用线圈对的阻抗的虚部值作为特征值)，实现了高效且精准地探测铸件内残留的喷丸，因此其探测效率及置信度更高。其二，与X光探测法相比，本发明无需购置昂贵的X光机即可高效且精准地探测铸件内残留的喷丸，因此其探测成本更低。

本发明有效解决了现有铸件内喷丸残留探测技术探测效率及置信度低、探测成本高的问题，适用于铸件内喷丸残留探测。

附图说明

图1是本发明中探测系统的结构示意图。

图2是本发明中铸件的特征值与激励频率之间的关系曲线图。

图3是本发明中喷丸的特征值与激励频率之间的关系曲线图。

图4是本发明中空气的特征值与激励频率之间的关系曲线图。

图5是本发明中信噪比与激励频率之间的关系曲线图。

图6是本发明中步骤五的示意图。

图中：101-线圈芯，102-激励线圈，103-接收线圈，2-第一柔性导线，3-第二柔性导线，4-阻抗分析仪，5-上位机，6-待测铸件，7-残留的喷丸。

具体实施方式

一种基于双线圈探头的铸件内喷丸残留探测方法，该方法是采用如下步骤实现的：

步骤一：搭建探测系统；

所述探测系统包括双线圈探头、第一柔性导线2、第二柔性导线3、阻抗分析仪4、上位机5；所述双线圈探头包括线圈芯101、激励线圈102、接收线圈103；激励线圈102和接收线圈103分别固定套设于线圈芯101的外侧面两端，且激励线圈102和接收线圈103共同构成线圈对；阻抗分析仪4一方面通过第一柔性导线2与激励线圈102电连接，另一方面通过第二柔性导线3与接收线圈103电连接；上位机5与阻抗分析仪4电连接；

步骤二：分别测量不同激励频率下铸件的特征值、不同激励频率下喷丸的特征值、不同激励频率下空气的特征值；具体测量步骤如下：

步骤a：通过上位机5对阻抗分析仪4的激励频率进行初始设定，阻抗分析仪4输出正弦激励信号；正弦激励信号经第一柔性导线2传输至激励线圈102，使得接收线圈103中感应产生互感信号；互感信号经第二柔性导线3传输至阻抗分析仪4，阻抗分析仪4根据互感信号测得线圈对的阻抗的虚部值，即测得特征值；然后，阻抗分析仪4将测量结果传输至上位机5；

步骤b：在双线圈探头的旁侧放置有铸件的情况下，通过上位机5对阻抗分析仪4的激励频率进行扫频控制，阻抗分析仪4由此测得不同激励频率下线圈对的阻抗的虚部值，即测得不同激励频率下铸件的特征值；然后，阻抗分析仪4将测量结果传输至上位机5，上位机5根据测量结果绘制出铸件的特征值与激励频率之间的关系曲线图；

步骤c：在双线圈探头的旁侧放置有喷丸的情况下，通过上位机5对阻抗分析仪4的激励频率进行扫频控制，阻抗分析仪4由此测得不同激励频率下线圈对的阻抗的虚部值，即测得不同激励频率下喷丸的特征值；然后，阻抗分析仪4将测量结果传输至上位机5，上位机5根据测量结果绘制出喷丸的特征值与激励频率之间的关系曲线图；

步骤d：在双线圈探头的旁侧没有任何物体的情况下，通过上位机5对阻抗分析仪4的激励频率进行扫频控制，阻抗分析仪4由此测得不同激励频率下线圈对的阻抗的虚部值，即测得不同激励频率下空气的特征值；然后，阻抗分析仪4将测量结果传输至上位机5，上位机5根据测量结果绘制出空气的特征值与激励频率之间的关系曲线图；

步骤三：上位机5根据不同激励频率下铸件的特征值、不同激励频率下喷丸的特征值、不同激励频率下空气的特征值，计算出不同激励频率下的信噪比；具体计算公式如下：

式中：SNR表示信噪比；Z表示铸件的特征值；Z

然后，上位机5根据计算结果绘制出信噪比与激励频率之间的关系曲线图；

步骤四：上位机5根据信噪比与激励频率之间的关系曲线图找到信噪比取最大值时对应的激励频率，并将该激励频率作为最优激励频率；

步骤五：通过上位机5对阻抗分析仪4的激励频率进行最优设定；然后，将双线圈探头探入待测铸件6内；在探入过程中，根据上位机5中显示的特征值判断待测铸件6内是否存在残留的喷丸7：若上位机5中显示的特征值增大且增量大于阈值，则判定双线圈探头的旁侧存在残留的喷丸7；若上位机5中显示的特征值未增大，或者即使增大但增量小于等于阈值，则判定双线圈探头的旁侧不存在残留的喷丸7。

所述步骤二中，扫频范围为10Hz～2000Hz，扫频步长为10Hz。

所述步骤三中，N

所述步骤五中，阈值与最优激励频率之间满足如下关系：

Δ＝0.005*f；

式中：Δ表示阈值；f表示最优激励频率。

线圈芯101采用空气芯；激励线圈102和接收线圈103均采用线径为0.05mm的铜线绕制而成；激励线圈102的匝数和接收线圈103的匝数均为250。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。