检测技术中的信号处理技术

检测技术中的信号处理技术

【摘要】无损检测技术，简称NDT，作为一门新兴的综合性应用学科，它是提高产品质量，促进技术进步的重要手段，可提高社会生产力，促进经济和技术的不断发展。它作为机械工程发展的灵魂，反映着一个国家工业化的水平，其新技术的广泛应用更是促进工业进步的积极因素。本文简单介绍磁性无损检测技术，并对其对信号的处理技术进行具体分析。。

【关键词】磁性无损检测技术；信号测量；信号处理

0 引言

随着电子技术，特别是计算机技术的不断发展，很大程度上提高了我国检测设备的相关性能，并使之朝着计算机化、定量化和智能化的方向前进。而信息处理技术对检测设备的总体性能起了决定作用，也是磁性无损技术检测设备的技术指标依据。它通过对探头输出的检测信号进行相应的处理，提高其信号的信噪比和抗干扰能力，进一步对信号进行识别、分析、显示、存储和记录，以满足各种检测性能的要求。

1 磁性无损检测技术

检测技术中一个重要组成部分——无损检测，它作为一种非破坏性的检测技术，是在对原材料和成品不损伤的前提下，对其内部和表面有无缺陷情况进行研究。由于材料内部及表面若存在问题，检测系统中的相关指标就会发生相应的变化。无损检测就是利用这一变化来研究、评价结构异常和缺陷的存在，及其可能带来的危害程度。与破损检测相比，它不需要改变物件的状态和使用性能，而是直接对使用中的材料的内部结构与缺陷情况进行测试，从而推断出材料的剩余使用寿命与相应的承载能力等。通常情况下，其检测主要有目视法、超声波法、涡流法、磁性检测法等几种检测方法。对于磁性无损检测，它探头装置结构简单，成本低，灵敏度高，且便于对信号的处理，实现非接触检测与在线实时检测。因此，在实际生活中，它的应用是最广泛的，被公认为目前既经济又可靠、实用的检测方法。

2 磁性无损检测技术的信号处理技术

磁性无损检测就是以磁场为媒介将被测物的状态或量转化为可测量的磁场信号，然后再由磁电转化器件或传感器进一步转变成相应的电信号，最后对所得信息进行分析和处理。因此，磁场信号的形成和测量是该检测技术的基础部分，而对信息的处理则是其核心部分。

2.1 磁场信号的形成

该检测技术主要是采用有源磁场检测法（AFT ），将被测对象进行磁源

磁化，使之产生磁场信号，进而对其进行测量。其中AFT法主要是通过励磁器采用交变磁场磁化方式和恒定磁场磁化方式，对被测物进行检测，并形成磁场信号。

2.2 磁场信号的测量

对于所获得的磁场信号，通过磁场测量探头对其实现转化，检测电信号的信噪比、分辨率和稳定性等多项性能，进而决定磁性检测装置或系统的性能情况，在磁性无损检测技术中发挥着基础性的核心作用。因此，对磁场信号的测量就有着几个基本要求：第一，在灵敏性和空间分辨力方面。检测目的和方法的额不同可选择不同的敏感元件，而测量灵敏度的提高决定着元件和测量装置的成本，因此，为获得最有性价比，应根据被测磁场的强弱选相应元件，然后对其灵敏度有所选择。同时，为测量出空间域变化率较高的磁场信号，就要对测量元件或单元的空间分辨率有一定的要求；第二，具有稳定性和可靠性。测量元件要具备对检测环境和状况的适应性，使测量信号不受环境影响，保持稳定与可靠；第三，有效信息比和性能价格比。对于所测量来的磁场信号要保持它的有效性，并且设计出的具有最优性能价格比的检测探头需符合测量目的和要求。

2.3 磁场信号的处理技术

第一，是对于模拟信号的放大处理。由于磁场测量探头输出的信号一般比较微弱，因此，就必须将其放大以后在进行处理。其中放大器的选择和设计要根据测量信号的性质来决定。在这里，通常存在着空间局部区域内突变和在长的空间位置内变化比较缓慢的两种磁场信号。在处理时，局部变化的信号就可采用交流放大的技术来调整消除信号中的低频或直流分量，而那些变化缓慢的信号就需要采用直流放大或调制解调技术来进行处理。同时，检测信号的放大电路的设计，需根据磁敏测量单元的特性和测量信号特点及相应的检测要求来选择合适的处理方法和元件。

第二，是对于模拟信号的滤波处理。磁性检测中，从两方面对信号进行滤波处理；对于信号工作是在空间域山的磁场信号，采用空间滤波的方法进行滤波处理；相反，磁电信号的工作是在时间域上，因此采用的是时域滤波方法来处理。

第三，磁场信号的时空域采样。一般来说，磁场信号为空间域上的连续信号，而通过传感器测量后的磁电信号则是时间域上的连续信号，两者不同。但在实际的检测中，对检测信号的采样通常是在时间域上进行的。如果传感器与被测物两者做相对匀速扫描运动的时候，磁场信号的空间域离散检测信号可表示为xs = xs （i·△s），同时它可以通过在相同时间间隔上采样后的离散时间域信号（用xt （i·△t ）表示），就可求出xs（i △s ）= xt（i △t ），i = 0 ，1，2 ，…（其中时间域采样间隔用△t表示，空间域采样间隔用△s表示，且△s=v0△t，v0表示匀速扫描的速度）同时，对于空间域上磁场信号的采样，和时间域上的磁电信号，两者需满足所在域的相关定理。如果确定了空间域采样间隔△s，相对的时域采样间隔△t 就必须满足这样一个定式，△t≤△s/v（v为扫描速度）。由此可见，时域采样的间隔△t与扫描运动的速度是直接相关的。

第四，对数据的预处理。由于在实际的检测过程中，信号采集系统可能受到外界环境和噪声的干扰，影响数据。因此，为了准确判别数据，在预处理时就要对数据中可能出现一些无意义的干扰信号和杂乱信号进行剔除。同时，在实际应用中，必须要考虑到实时处理的问题，因此，汉宁滤波器和滑动中值平滑器等是其主要算法。

第五，信号的特征量与定量解释。对于磁电信号的解释关键要看对信号特征量或向量的提取。而对检测信号的定量解释作为无损检测与评价的最终难点，意义重大。在实际的磁性无损检测中，由于磁力线走向的相关问题、检测过程中可能产生的测量间隙等波动问题及不同磁场分布特征等相关问题会对磁信号的定量解释造成很大的影响，必须要对这些问题进行具体分析和排除。因此，对于不同性质的信号要采取不同的解释方法进行识别，如有基于统计模式和模型的定量识别方法等。

3 结束语

随着我国经济的不断发展，我国电子信息技术、微电子技术也在不断完善，加上与无损检测相关学科的开设和学习，无损检测技术也正朝着理想化的方向发展。因此，适应技术的发展和自我的完善需求要创新要求是无损检测技术发展的永恒主题，而推广应用则是其追求的最终目标。

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