亚表面磁-光/涡流检测可视化研究

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目前,电磁无损检测技术的研究已经得到了长足的发展,成为了现代检测技术的一个重要组成部分。近年来,由于激光和光电技术在信息和军事技术方面的飞速发展,出现了探测精细表面下细小缺陷,即了解亚表层(Sub-surface)质量的需求。 本文研究的磁-光/涡流成像检测技术就是根据法拉第磁光效应和电涡流效应提出的一种新的电磁涡流检测技术,这种方法既能保留传统涡流探伤的优点,又实现了对亚表面缺陷的可视化无损检测。 磁-光/涡流成像检测系统的工作原理:以脉冲信号激励线圈,使其在受检金属试件中感生出涡流,若试件表层存在缺陷则会改变该涡流的分布,相应地改变涡流激发的磁场,进而引起该处的垂直磁场分量发生变化,磁-光传感器(磁-光石榴石薄膜)在该磁场的作用下会产生磁-光效应,使经过的线偏振光的偏振方向发生一定的偏转,包含了缺陷信息的线偏振光经偏振分光镜反射后被CCD摄像头接收,把图像显现出来,对图像进行捕获、分析与处理,从而实现了对试件亚表面缺陷的可视化实时成像检测。 在此研究的基础上,着重研究了磁-光/涡流成像检测系统的组成,包括半导体激光光源、信号发生及放大电路、光路成像、磁-光传感器、图像传感器、激励线圈等各种影响磁.光成像的因素。采用半导体激光器作为光源,可以充分利用激光偏振性强的特点。采用间歇式脉冲激励的方法去获得涡流磁场,不仅取得了激励线圈获得涡流的作用,还有效地减轻了激励线圈的过热现象。选择Bi:YIG石榴石磁光薄膜材料作为磁.光传感器,磁光优值很高,更能有效提高系统的检测灵敏度。采用环形锰锌铁氧体作磁芯设计的涡流激励装置,自身的涡流损耗小,具有增强磁场和聚焦磁场的特性。在图像软件的设计中,采用执行效率高的VC作为开发工具,利用VFW(Video ForWindows)开发出了图像捕获软件,对CCD摄像头接收到的图像实现了动态显示和实时采集。Visual C++在支持VFW方面提供了一个功能强大、简单易行、类似于MCIMnd的窗口类AVICap,为应用程序提供了一个简单的、基于消息的接口,利用AVICap的窗口类函数可以访问视频硬件,将视频流捕获到硬盘上并加以控制。 对各种表面及亚表面存在缺陷的试件做了磁.光成像及分析处理,验证了磁-光/涡流成像检测技术的可行性。由于获得的磁.光图像中存在大量的干扰,如光发送的变化、少数石榴石磁畴变化及噪声等,获得的磁-光图像的分辨率是比较低的。借助Matlab工具箱对磁.光图像进行了中值滤波、灰度变换、二值化等处理,有效的增强了磁-光成像的效果,提高了图像的检测分辨率,从而提高了系统检测的可靠性。 总之,磁一光/涡流成像检测技术是一个集光学成像、电路设计、图像捕获与保存、图像处理等为一体的检测技术,该技术不仅具有传统电涡流检测技术适用性强、非接触耦合、检测装置轻便等优点,还具有检测效率高、检测准确率高、使用方便简单,能够实现对表面及亚表面细小缺陷的可视化实时检测,检测结果直观易懂并且易于保存等特点。
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