[發明專利]高分辨率巴克豪森噪聲與增量磁導率掃查成像系統

在審

• 申請號: 201811058264.7
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109407018A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 劉秀成;尚萬里;王麗婷;王楠;何存富;吳斌
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01R33/12
• 分類號: G01R33/12;G01N27/72;G01N27/90;G01L5/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了高分辨率巴克豪森噪聲與增量磁導率掃查成像系統，由上位機控制多功能電磁檢測裝置對鐵磁性塊體或磁性薄膜材料進行局域化巴克豪森噪聲、渦流和增量磁導率等特征磁信號檢測，上位機中的軟件能從檢測的特征磁信號中提取至少十四項磁參量；采用三軸運動平臺搭載電磁檢測裝置中的磁頭對鐵磁性塊體或磁性薄膜材料進行平面掃查，得到磁參量的空間分布成像結果；改變磁頭采用的磁芯末端空氣間隙寬度0.2～10μm，磁頭的橫向分辨率可在10～100μm范圍內進行調整。通過測得試件表面多種磁參量的分布狀態，實現磁特性成像，以反映材料內部微觀結構和殘余應力的分布狀態。

技術領域

本發明屬于電磁無損檢測技術領域，結合多功能磁信號檢測裝置和三軸運動平臺，并配置高分辨率磁敏元件，實現對鐵磁性塊體或磁性薄膜材料的巴克豪森噪聲與增量磁導率掃查成像。成像結果可直接用于判定材料的磁均勻性，間接反映材料內部微觀結構、殘余應力的分布狀態。

背景技術

鐵磁性塊體或磁性薄膜材料制備工藝研究和成品質量控制中，均需要技術手段對制備樣品的(厚度、磁特性、微觀結構、殘余應力)均勻性進行檢測。已有研究表明，通過合理的標定實驗(專利名稱：鐵磁性材料結構力學性能的微磁檢測標定方法，公開號:CN105891321A)，可以建立起磁參量與多種指標(厚度、磁特性、微觀結構、殘余應力)的關聯，也即發展出厚度、微觀結構和殘余應力均勻性的磁檢測方法，其關鍵是磁均勻性檢測技術。

公開號為CN 104502443A的發明專利公布了一種多功能微磁檢測傳感器，但其勵磁磁路結構不適用于小尺寸鐵磁性塊體或磁性薄膜材料，傳感器的橫向分辨率太低，無法提供高質量的磁均勻性成像結果。因此，本發明提供了一種高分辨率巴克豪森噪聲與增量磁導率掃查成像系統，面向小尺寸鐵磁性塊體或磁性薄膜材料進行勵磁，利用高分辨率磁頭7檢測局域化巴克豪森噪聲、渦流與增量磁導率，借助于三軸運動平臺，搭載高分辨率磁頭7實現對被測材料的掃查成像。公布的高分辨率巴克豪森噪聲與增量磁導率掃查成像系統可以評價小尺寸鐵磁性塊體或磁性薄膜材料的多種磁參量的均勻性，間接反映材料內部微觀結構和殘余應力的分布狀態。

發明內容

本發明搭建了高分辨率巴克豪森噪聲與增量磁導率掃查成像系統，目的在于測得試件表面多種磁參量的分布狀態，實現磁特性成像，以反映材料內部微觀結構和殘余應力的分布狀態。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為高分辨率巴克豪森噪聲與增量磁導率掃查成像系統，由上位機10控制多功能電磁檢測裝置對鐵磁性塊體或磁性薄膜材料進行局域化巴克豪森噪聲、渦流和增量磁導率等特征磁信號檢測，上位機10中的軟件能從檢測的特征磁信號中提取至少十四項磁參量；采用三軸運動平臺搭載電磁檢測裝置中的磁頭7對鐵磁性塊體或磁性薄膜材料進行平面掃查，得到磁參量的空間分布成像結果；改變磁頭7采用的磁芯18末端空氣間隙寬度0.2～10μm，磁頭7的橫向分辨率可在10～100μm范圍內進行調整。

雙路信號激勵電路1與功率放大器2連接，勵磁線圈3纏繞在勵磁磁芯13上并連接到功率放大器2，被測試件8固定于勵磁磁芯13極靴之間的載物臺9中，磁頭7與信號調整電路5連接，磁頭7主要由磁芯18、檢測線圈14、感應線圈17、彈簧15和傳感器外殼16組成，彈簧15和磁芯18安裝在傳感器外殼16的中間，磁芯18位于彈簧15下方；磁芯18為不閉合的框架結構，框架結構的不閉合處設有外凸的對稱鉤狀結構，兩鉤狀結構的尖端間存在小于1μm的空氣氣隙。檢測線圈14和感應線圈17纏繞于磁芯18上，將磁頭7和霍爾元件4分別放置于被測試件8的上下表面，霍爾元件4和信號調整電路5與多通道數據采集卡6連接，三軸運動平臺12與運動控制平臺11連接，同時把多通道數據采集卡6和運動控制平臺11連接到上位機10。