[發明專利]一種基于趨膚效應的鐵磁性導體表面硬度測量方法及系統

有效

• 申請號: 201610958136.2
• 申請日: 2016-10-27
• 公開（公告）號: CN107064219B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 楊勇;楊文璐;楊遠聰;王華俊;安虹宇
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立;陳振玉

本發明涉及基于趨膚效應的鐵磁性導體材料表面硬度測量方法及系統，其系統包括交流恒流信號模塊、交流電壓檢測模塊和主控制模塊。交流恒流信號模塊為標樣或待測樣品提供高頻或低頻交流恒流信號；交流電壓檢測模塊檢測不同已知表面硬度H_S(i)的標樣上兩個目標檢測點之間的高頻電壓值V_SH(i)；還檢測待測樣品上兩個目標檢測點之間的高頻電壓值V_SH'；主控制模塊繪制標樣的表面硬度H_S(i)隨高頻電壓值V_SH(i)的變化曲線H_S(i)～V_SH(i)；還在變化曲線H_S(i)～V_SH(i)中讀取所述高頻電壓值V_SH'對應的待測樣品表面硬度H_S'(i)。本發明受表面影響小，可檢測表面復雜和表面有污染等樣品，沒有提離度問題，對樣品幾何參數無定量要求，測試簡單可靠，還可用于評估待測樣品表面硬度強化層的深度。

技術領域

本發明涉及電磁無損檢測技術領域，尤其涉及一種基于趨膚效應的鐵磁性導體表面硬度測量方法及系統。

背景技術

工程結構鋼、鋼軌踏面、艦船鋼板、軸承、螺栓、刀具、武器等鋼鐵件的表面硬度關系到產品質量、使用壽命、成本甚至生命財產安全。硬度測量也能用于評價或改進熱處理、材料配方、精密機械加工等工藝，評估安全風險、預防事故，并可輔助精密機械調校。因此準確可靠地測量鋼鐵等鐵磁性導體構件的表面硬度具有重要意義。

常規的硬度檢測方法分為有損分析和無損分析。常規有損分析法有：(微)壓痕法、成分分析法等。常規無損分析方法有：彈跳法(難以表征表面硬度)、X射線結構分析法(使用不便，容易受表面狀況的影響，僅適合表面平整干凈未污損的表面)、渦流法和電磁感應法(容易受表面狀況、提離度等影響)、超聲波法和特征振動譜(難以表征表面硬度)分析法等。常規分析法還有一共同的局限，就是都需要逐點逐區檢測，效率較低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種基于趨膚效應的鐵磁性導體表面硬度測量方法及系統。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

依據本發明的一個方面，提供了一種基于趨膚效應的鐵磁性導體表面硬度測量方法，包括如下步驟：

步驟1：選取多個表面硬度H_S(i)互不相同、材質和幾何參數均相同的標樣，在每個標樣上選取兩個目標檢測點；

步驟2：在所述標樣兩端加上幅度和頻率均相同的高頻恒流信號，檢測不同已知表面硬度H_S(i)的標樣上兩個所述目標檢測點之間的高頻電壓值V_SH(i)；

步驟3：根據不同已知表面硬度H_S(i)下兩個所述目標檢測點之間的高頻電壓值V_SH(i)繪制標樣的表面硬度H_S(i)隨高頻電壓值V_SH(i)的變化曲線H_S(i)～V_SH(i)；

步驟4：測量待測樣品上兩個所述目標檢測點之間部分在相同高頻恒流信號激勵時的高頻電壓值V_SH'；

步驟5：在變化曲線H_S(i)～V_SH(i)中讀取所述高頻電壓值V_SH'對應的表面硬度H_S'；

其中，標樣與待測樣品為材質和幾何參數均相同的鐵磁性導體材料，且系列標樣的表面硬度范圍涵蓋待測樣品的表面硬度范圍。

依據本發明的另一個方面，提供了一種基于趨膚效應的鐵磁性導體表面硬度測量系統，包括交流恒流信號模塊、交流電壓檢測模塊和主控制模塊。