清华大学黄松岭获国家专利权
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龙图腾网获悉清华大学申请的专利一种基于涡流检测的金属构件厚度测量方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119756148B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-20发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411968399.2,技术领域涉及:G01B7/06;该发明授权一种基于涡流检测的金属构件厚度测量方法是由黄松岭;黄璞;彭丽莎;李世松;温舒智;张敬华;魏丙坤设计研发完成,并于2024-12-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于涡流检测的金属构件厚度测量方法在说明书摘要公布了:本申请提出一种基于涡流检测的金属构件厚度测量方法,包括:搭建同轴一激励两接收线圈的涡流传感器,构成两对提离距离不同的激励‑接收线圈单元,通过扫频涡流模式测量金属构件的涡流响应信号;计算响应信号的均值,并通过与均值做差得到差分互感响应曲线,分析曲线交叉点对应的频率和互感值;建立涡流响应解析理论模型,设置金属构件的电磁参数和传感器的几何参数;将交叉点的频率和互感值输入解析模型,将金属构件的厚度测量问题转化为最小二乘优化问题,使用改进的Newton迭代算法反演厚度,直至满足收敛条件,最终输出金属构件的厚度测量结果。该方法能够实现金属构件厚度的精确测量,且不受提离距离波动变化的影响。
本发明授权一种基于涡流检测的金属构件厚度测量方法在权利要求书中公布了:1.一种基于涡流检测的金属构件厚度测量方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、搭建同轴一激励两接收线圈组成的涡流传感器,其中,中间线圈为激励线圈,底部和端部线圈为接收线圈,构成两对提离距离不同的激励-接收线圈单元;所述涡流传感器的设计为同轴一激励两接收线圈结构,其中:三个线圈的尺寸相同;中间线圈为激励线圈,底部线圈和端部线圈为接收线圈,等效于构造两对提离距离存在差异的互感式涡流传感器;第一对激励-接收线圈的提离距离为,第二对激励-接收线圈的提离距离为;在建立的涡流响应解析理论模型中,设置的所述金属构件的电磁参数包括电导率,所述涡流传感器的几何参数包括:线圈的内径和外径以及线圈的高度和线圈间距; S2、采用搭建完成的所述涡流传感器,在扫频涡流模式下对金属构件进行检测,获取由于所述金属构件所引起的涡流响应信号和;其中,检测过程将涡流传感器放置于待测金属构件的上方,保持传感器与金属构件表面之间的固定距离,通过激励线圈以扫频方式注入交变电流,激励频率的范围设置为10Hz到1MHz,以覆盖从表层到深层的涡流响应; S3、分别计算两组涡流响应信号的均值和,并将原始扫频信号与均值做差得到两条差分互感响应曲线,计算两条差分互感响应曲线交叉点所对应的频率和互感值; S4、建立涡流响应解析理论模型,设置所述金属构件的电磁参数和所述涡流传感器的几何参数; S5、将交叉点的频率和互感值输入所述涡流响应解析理论模型,将所述金属构件的厚度测量问题转化为最小二乘优化问题,并使用改进的Newton迭代算法进行求解; 反复执行步骤S5,直至相邻两次迭代结果的差异小于预设阈值或达到最大迭代次数,最终输出所述金属构件的厚度测量结果; 所述涡流响应解析理论模型的表达式为: 式中: 式中,为角频率下的涡流响应互感值;为传感器的信号幅度系数,其中为线圈匝数,为真空磁导率;为线圈几何参数的函数,其中为一阶贝塞尔函数,为积分变量;为积分变量,表示波数;为与所述金属构件的电磁特性和厚度相关的函数;为复波数,为虚数单位;为所述金属构件的厚度; 所述将交叉点的频率和互感值输入所述涡流响应解析理论模型,将所述金属构件的厚度测量问题转化为最小二乘优化问题,并使用改进的Newton迭代算法进行求解,包括: 将两条差分互感响应曲线交叉点的频率和互感值输入所述涡流响应解析理论模型; 将所述金属构件的厚度测量问题转化为最小二乘问题,定义目标函数为: 式中,为基于所述涡流响应解析理论模型计算的交叉点角频率下,厚度对应的差分互感值; 利用差商法计算Newton迭代算法的雅可比矩阵,表达式为: 式中,为厚度步长; 根据以下迭代公式更新厚度值: 式中,为更新后所述金属构件的厚度值,为雅可比矩阵的逆,用于修正厚度值。
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