[發(fā)明專利]一種旋轉(zhuǎn)型低頻漏磁無損探傷檢測系統(tǒng)

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• 申請日: 2019-05-29
• 公開（公告）號: CN110068607A
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇越洋;沈常宇;李光海
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計(jì)量大學(xué)
• 主分類號: G01N27/83
• 分類號: G01N27/83
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種旋轉(zhuǎn)型低頻漏磁無損探傷檢測系統(tǒng)，由霍爾元件陣列、U型磁芯、激勵線圈、信號處理器、電源模塊、單片機(jī)、探測外殼、車輪、輪距調(diào)整機(jī)構(gòu)、上位機(jī)組成。單片機(jī)輸出低頻交變信號給激勵線圈，磁化U型磁芯，使其與待測構(gòu)件形成磁回路，形成一個局部的磁真空泄露環(huán)境，讓被檢測導(dǎo)磁構(gòu)件體內(nèi)磁通在缺陷處泄漏到所創(chuàng)造的磁真空區(qū)域，形成最大化漏磁場并被置于該區(qū)域的霍爾元件陣列所感應(yīng)，產(chǎn)生檢測電信號經(jīng)處理后，送入上位機(jī)處理，反應(yīng)出損傷。該檢測裝置外部采用小車構(gòu)造，且車輪距可調(diào)，可以實(shí)現(xiàn)在繞管道運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)型漏磁檢測。該發(fā)明具有可探測距離遠(yuǎn)、高靈敏度、可旋轉(zhuǎn)檢測，是對傳統(tǒng)的基于漏磁檢測原理的一次革新。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電磁無損檢測的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)型低頻漏磁無損探傷檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

自1922年美國人霍克發(fā)現(xiàn)漏磁檢測原理的原型也即磁粉檢測以來，漏磁檢測理論及其工程應(yīng)用已被廣泛地研究。

Lord和Hwang在對有限元仿真研究后指出，對于非線性和復(fù)雜形狀缺陷漏磁場檢測問題，數(shù)值計(jì)算方法幾乎是唯一可行的方法。而且兩位學(xué)者也第一次研究出了磁導(dǎo)率、漏磁場的強(qiáng)弱程度和試件中的磁場的強(qiáng)度存在的數(shù)學(xué)關(guān)系。

從試件表面裂紋缺陷周圍磁場產(chǎn)生磁荷這一角度，Zatsptiri和Scherbinin將無限長裂紋看作磁偶極子模型進(jìn)行了研究。Atherton在管道檢測中針對漏磁傳感器研究了管道中缺陷處的漏磁場分布與整體磁場分布的關(guān)系，得出了管道檢測漏磁場信號的分布與缺陷大小的關(guān)系。

漏磁檢測簡單的說就是通過測試出缺陷周圍磁場變形來發(fā)現(xiàn)缺陷的無損檢測方法。檢測對象必須是鐵磁性材質(zhì)，磁場通過外加在待測構(gòu)件上，在構(gòu)件缺陷處表現(xiàn)出漏磁場現(xiàn)象，從而發(fā)現(xiàn)缺陷達(dá)到定量化檢測效果。

現(xiàn)在的檢測器往往缺陷的漏磁場微弱，加上探頭與被檢體之間相對姿態(tài)的抖動所引起的磁噪聲一直存在，使得檢測效果一般且很多檢測器僅僅只能支持無弧度的鋼板等進(jìn)行檢測。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明在通過車輪可調(diào)的小車結(jié)構(gòu)，并對現(xiàn)有檢測結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化的基礎(chǔ)下，可實(shí)現(xiàn)高精度的旋轉(zhuǎn)型低頻漏磁無損探傷。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：旋轉(zhuǎn)型低頻漏磁無損探傷檢測系統(tǒng)，由霍爾元件陣列、U型磁芯、激勵線圈、信號處理器、電源模塊、單片機(jī)、探測外殼、車輪、輪距調(diào)整機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)螺釘、上位機(jī)組成。電源模塊給整個系統(tǒng)供電，單片機(jī)輸出低頻交變信號給激勵線圈，磁化U型磁芯，使其與待測構(gòu)件形成磁回路，形成一個局部的磁真空泄露環(huán)境，讓被檢測導(dǎo)磁構(gòu)件體內(nèi)磁通在缺陷處泄漏到所創(chuàng)造的磁真空區(qū)域，形成最大化漏磁場并被置于該區(qū)域的霍爾元件陣列所感應(yīng)，產(chǎn)生檢測電信號經(jīng)信號處理器處理后通過數(shù)字式通信接口，送入上位機(jī)通過MATLAB處理，形成相位圖和幅值圖，反應(yīng)出損傷。檢測系統(tǒng)裝有車輪可方便檢測，旋轉(zhuǎn)螺釘控制輪距調(diào)整機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車輪距可調(diào)，讓檢測裝置可以在不同半徑的管道上能旋轉(zhuǎn)運(yùn)動并保持霍爾元件陣列到待測構(gòu)件的距離不變，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)型漏磁檢測。該發(fā)明具有可探測距離遠(yuǎn)、高靈敏度、可旋轉(zhuǎn)檢測，是對傳統(tǒng)的基于漏磁檢測原理的一次革新。

所述的U型磁芯的材料為鐵硅氧體，為U形，長為7cm，寬為4cm，外高為5.6cm，內(nèi)高為3.6cm，兩極間距為3cm。

小車車輪通過旋轉(zhuǎn)螺釘控制底部輪距調(diào)整機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)探測裝置在不同弧度待測構(gòu)件上旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。

本發(fā)明的工作原理是：磁場具有擴(kuò)散與聚集特性，在介質(zhì)的分界面處，磁場的擴(kuò)散與聚集傳遞遵循連續(xù)條件：①切向磁場強(qiáng)度相等；②法向磁感應(yīng)強(qiáng)度相等。即:

式中，e是垂直于界面的單位矢量，由介質(zhì)1指向介質(zhì)2；B1(H1)及B2(H2)分別為介質(zhì)1(磁導(dǎo)率為μ1)和介質(zhì)2(磁導(dǎo)率為μ2)內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度(磁場強(qiáng)度)，它們在介質(zhì)1及2內(nèi)與中法線e的夾角分別為α1、α2。由式(1)可得：