不同頻率響應探頭對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MBM（加工打磨痕跡）記錄閾值的影響，提供不同配置導致MBM記錄結果不同的證據;通過歸納看是否能找出其相應的變化規律，以期提高我們開展渦流檢測的技術能力及分析水平，對實際工程實踐中的缺陷識別及數據分析起到一定的參考及借鑒作用。

【關鍵詞】不同頻率;加工打磨痕跡;渦流檢驗

中圖分類號： B842 文獻標識碼： A 文章編號： 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

多頻渦流檢驗方法是渦流檢驗中普遍采用的方法。由于使用不同檢驗頻率，渦流信號幅值記錄閾值基準的設置就成為多頻渦流檢驗中比較關鍵的環節。

目前國內外普遍采用的電壓幅值記錄閾值基準設置方法有以下兩種：

（1）在主要檢驗差分通道將一個特定信號的幅值設定為一個定值（例如將1通道的通孔信號設定為8伏），即設定了一個幅值的標準，然后將該標準應用到所有檢驗通道，所有通道采用同一個幅值標準。這種設置方法的優點：同一個信號在各個通道的信號幅值與所使用探頭的頻率響應曲線的變化趨勢一致[1];

（2）在各個檢驗通道分別將一個特定信號的幅值設定為定值（例如將所有差分通道的通孔信號設定為10伏，而將所有絕對通道的通孔信號設定為5伏），各個檢驗通道采用不同的幅值標準。這種幅值設置方法的優點：即使使用的探頭頻率響應有所差別，也不會影響信號顯示記錄閾值的適用性，使得檢驗程序具有通用性[2];

前者的缺點是一旦所使用探頭的頻率響應有所差別，就會導致同一個信號在除主差分通道以外的其它通道響應的信號幅值有差別（即探頭不同，信號幅值不同），這意味著現場檢查所使用的檢驗程序中規定的某些信號顯示的記錄閾值（一般是固定值）可能不再適用;后者則會導致同一個信號在各個通道的信號幅值與所使用探頭的頻率響應曲線的變化趨勢不一致[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MBM（加工打磨痕跡）記錄閾值的影響，提供不同配置導致MBM記錄結果不同的證據;通過歸納看是否能找出其相應的變化規律，以期提高我們開展渦流檢測的技術能力及分析水平，對實際工程實踐中的缺陷識別及數據分析起到一定的參考及借鑒作用。

1 實驗步驟

a）使用Inconel 690管材加工多個模擬MBM;

b）使用高頻探頭采集標定管和MBM試驗管數據，在1通道將標定管通孔信號設為8V，并將此幅值標準保存到所有通道。在6通道測量每個MBM的幅值;

c）使用中頻探頭采集標定管和MBM試驗管數據，在1通道將標定管通孔信號設為8V，并將此幅值標準保存到所有通道。在6通道測量每個MBM的幅值;

d）將使用兩種探頭獲得的對應MBM幅值相除得到對應的比值;

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

2 數據分析

由以上步驟得到不同頻率響應的探頭對MBM記錄閾值的影響試驗數據，見表1;

進而得到使用兩種不同頻率響應的探頭時不同傷深MBM缺陷與響應幅值、以及兩種頻率響應對應關系擬合曲線，見圖1;

3 數據小結

由圖可較直觀的得出：對于本試驗對象，隨著MBM傷深度的增加，其對應的響應幅值也相應增大，由此也證明了MBM傷屬于體積性缺陷，其響應幅值與體積呈單調遞增關系;并且對于同一個MBM傷，使用中頻探頭所測得的MBM響應幅值均大于使用高頻探頭所測得的MBM響應幅值，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MBM的幅值變化更為敏感。

另外可知，使用中頻、高頻探頭所測同一MBM傷的響應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，假設以中間值3.23作為參考值，則相應區間的偏差度位于[0，2.79%）區間，置信度（CL）為97.21%，據此可以將3.23作為更換兩種探頭后其響應幅值的基準比值。

進一步查閱相關資料得知，本次試驗所采用的 ULC/HF型高頻探頭，對應的頻率范圍為400～800KHz; ULC/MR型探頭為中頻探頭，對應的頻率范圍為50～400KHz。此外，探頭頻率范圍的選擇與線圈的帶寬密切相關;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較小，但是在頻率較低的部分幅值相對較大。因為中頻探頭有較寬的頻帶，在低頻下有較好的檢測能力;在主頻下信號響應亦可接受;300KHz的頻率正處在帶寬的峰值處，信號很好。

考慮到通常選擇一個帶寬，希望使得所有檢測頻率處于從帶寬范圍內的峰值開始到50%-60%衰減線之間。中頻探頭比高頻探頭更符合這個規則，而且使用中頻探頭時混頻通道有更好的信號響應。由此也證明了本次試驗結果的正確性。

【參考文獻】

[1]“國防科技工業無損檢測人員資格鑒定與認證培訓教材”編委會.《渦流檢測》[M].北京：機械工業出版社，2006.6-15.

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

[3]韓捷.基于數值計算的蒸汽發生器傳熱管磁區渦流信號的判別研究[J].無損檢測，2013，35（4）：28-32.