[實用新型]一種鋼件缺陷的電磁無損檢測裝置

有效

• 申請號: 201420685375.1
• 申請日: 2014-11-16
• 公開（公告）號: CN204255900U
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 韓冰;張濤;黃東巖;王鑫;鄭偉濤;李陳孝
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N27/83
• 分類號: G01N27/83
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 張景林;王恩遠

技術領域

本實用新型屬于無損檢測技術領域，具體涉及一種鋼件缺陷的電磁無損檢測裝置。

背景技術

鋼材作為一種重要建筑材料，其種類繁多，廣泛應用于工農業生產科研各個領域，如石油管線、橋梁、鐵路及建筑等。在鋼件的使用過程中會造成一定的應力累積，以致損壞斷裂形成缺陷。尤其是缺陷出現在鋼件表面下時，由于鐵磁性材料的趨膚效應更加明顯，常規電磁方法較難探測。因此，能準確有效的對此類缺陷進行在線無損檢測和估計，對于保證鋼材構件安全使用十分必要，對于無損檢測方法研究領域有著重要的意義。

近些年來，基于電磁學理論和技術的無損檢測方法發展迅速，常用電磁學檢測方法包括渦流法、巴克豪森噪聲法、漏磁檢測法、金屬磁記憶法、磁力(效應)法等。其方法和相應的設備具有非接觸，測量速度較快，無輻射等優點，在生產科研領域有著廣泛應用。

渦流檢測法是最常見的金屬構件缺陷的無損檢測方法，但是受限于趨膚效應，該方法多用于表面宏觀缺陷的檢測。巴克豪森噪聲法是指鐵磁性材料在受到增強的外磁場磁化時，疇壁發生非連續和跳躍式的運動，產生的噪聲信號可在一定程度上反映材料的組織結構及應力狀態。但該方法的測量深度淺，而且構件的表面粗糙度等對噪聲信號都有很大的影響。漏磁檢測法是指在施加激勵磁場時，磁性材料缺陷處的漏磁場會產生相應變化，多用于檢測材料表面的宏觀缺陷。近年英國Newcastle大學的Tian?Guiyun研究組在漏磁檢測領域做出了杰出工作，提出脈沖漏磁檢測法(pulsed?magnetic?flux?leakage?field?testing,PMFL)，采用低頻方波脈沖做激勵，結合電磁感應脈沖磁阻方法(pulsed?magnetic?reluctance?PMR)，極大地改善了缺陷的探測深度，可達表面以下幾毫米。金屬磁記憶法是俄羅斯Doubov教授在20世紀末提出的，它實質上是一種廣義的漏磁效應，外激勵磁場為地磁場，通過材料表面漏磁場來顯現鋼件內部缺陷和應力分布情況。但是地磁場會隨著地理位置和環境的不同而改變，所以磁記憶現象將表現出一定的隨機性，該方法可靠性差。磁力法是基于電磁感應原理，獲得鐵磁性材料在應力作用下的磁特性曲線，利用相應磁性參數如：矯頑力、剩?磁、磁導率、飽和磁化強度等來表征構件的應力和缺陷狀況。但是在實際應用時線圈不可能繞制在材料構件上，難以實現在線測量。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種鋼件缺陷的電磁無損檢測裝置，本實用新型所述裝置結構簡單、低功耗，能夠快速準確測量鋼材表面下存在的缺陷和應力累積區域。

本實用新型所述的一種鋼件缺陷的電磁無損檢測裝置，由探頭(1)、信號發生器(2)、功率放大器(3)、前置放大器(4)、信號采集和處理系統(5)組成。其中，探頭(1)由“E”型磁芯(6)、激勵線圈(7)、第一感應線圈(8)、第二感應線圈(9)、第一補償電感(10)、第二補償電感(11)、第一永磁體(12)、第二永磁體(13)、外殼(14)組成；其中，激勵線圈(7)繞制在“E”型磁芯(6)中間的磁軛上，第一感應線圈(8)和第二感應線圈(9)分別繞制在“E”型磁芯(6)兩邊的磁軛上并串聯反接，特別的，兩個感應線圈的纏繞方式、材料、線徑及匝數相同；第一感應線圈(8)與第一補償電感(10)串聯、第二感應線圈(9)與第二補償電感(11)串聯后分別接前置放大器(4)的兩個輸入端進行初步差動放大；在與“E”型磁芯(6)兩邊分別放置與磁芯(6)平面(即圖1中所示的Y-Z平面，X軸方向沿紙面向外)相平行的第一永磁體(12)和第二永磁體(13)；第一永磁體(12)、第二永磁體(13)和“E”型磁芯(6)共同放置在探測鋼件(15)的表面，并與探測鋼件(15)的表面契合(探頭與探測表面最大限度的貼合緊密)；第一永磁體(12)的S極和第二永磁體(13)的N極(或第一永磁體(12)的N極和第二永磁體(13)的S極)與探測鋼件(15)的表面相接觸，從而使第一永磁體(12)和第二永磁體(13)在鋼件內部形成的磁場方向(X軸方向)與磁芯(6)磁軛方向(Z軸方向)及檢測方向(Y軸方向)相垂直。第一永磁體(12)內部的磁化強度M方向是沿﹢Z軸方向(或﹣Z軸方向)，第二永磁體(13)內部的磁化強度M方向沿﹣Z軸方向(或﹢Z軸方向)。