[發(fā)明專利]一種基于永磁鐵的磁飽和脈沖渦流紅外無損評價方法

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• 申請日: 2020-08-22
• 公開（公告）號: CN111982967A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓捷;仝宗飛;解社娟;陳洪恩;裴翠祥;陳振茂
• 申請（專利權(quán)）人: 核動力運行研究所;西安交通大學(xué);中核武漢核電運行技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: G01N25/72
• 分類號: G01N25/72;H05B6/06;H05B6/10;H05B6/36
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會俠

一種基于永磁鐵的磁飽和脈沖渦流紅外無損評價方法，首先通過計算機控制程序控制器同步觸發(fā)感應(yīng)加熱器和紅外熱像儀，感應(yīng)加熱器接收到觸發(fā)信號的同時給與加熱頭相連的加熱線圈施加一個脈沖電流激勵，冷卻裝置同時對感應(yīng)加熱器、加熱頭和加熱線圈進行冷卻；永磁鐵周圍產(chǎn)生較強的靜態(tài)磁場，鐵磁性材料在永磁鐵的作用下達到磁飽和，然后在加熱線圈的作用下產(chǎn)生焦耳熱，通過熱傳導(dǎo)引起材料表面溫度的變化；最后通過紅外熱像儀采集溫度的變化并通過分析采集到的圖像序列對鐵磁性材料進行缺陷無損評價。相較于傳統(tǒng)的脈沖渦流紅外無損檢測方法，本發(fā)明方法對鐵磁性材料的檢測深度更大，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鐵磁性材料缺陷脈沖渦流紅外無損檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于永磁鐵的磁飽和脈沖渦流紅外無損評價方法。

背景技術(shù)

鐵磁性材料是現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要支柱材料之一，鐵磁性材料的產(chǎn)品是表示一個國家經(jīng)濟發(fā)展程度的指標，其需求則能粗略體現(xiàn)一個國家的國民生活水平。作為一種基礎(chǔ)功能材料，鐵磁性材料應(yīng)用于生活的方方面面，目前鐵磁性材料主要應(yīng)用于電信、電機、電視機和計算機的存儲設(shè)備等方面。鐵磁性材料與工件內(nèi)的各種缺陷是現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備、產(chǎn)品和武器的嚴重隱患,所以,在工業(yè)生產(chǎn)中,必須對鐵磁性材料進行嚴格的檢測。

脈沖渦流紅外是一種新興的無損檢測技術(shù)，具有非接觸、觀測范圍大和分辨率高等優(yōu)點。脈沖渦流紅外無損檢測技術(shù)通過激勵線圈中的高頻激勵電流對物體施加交變磁場，再通過紅外熱像儀采集物體表面溫度變化的圖像序列，最后通過分析溫度圖像序列即可對物體進行無損檢測和無損評估。

由于脈沖渦流紅外采用的激勵頻率非常高，而鐵磁性材料的相對磁導(dǎo)率又很大，所以利用脈沖渦流紅外無損檢測方法對鐵磁性材料進行檢測的過程中，渦流場的滲透深度較小，即焦耳熱源的深度很小，因此鐵磁性材料中相對較深位置處的缺陷很難被檢出。幸運的是，鐵磁性材料在一定強度的外加磁場中能夠達到磁飽和狀態(tài)，即相對磁導(dǎo)率會減小，渦流場的滲透深度會增大，即焦耳熱源的深度變大。因此，從機理分析，利用脈沖渦流紅外無損檢測方法檢測處于磁飽和狀態(tài)下的鐵磁性材料將能夠檢測到更深位置處的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

為了達到上述利用脈沖渦流紅外無損檢測方法檢測鐵磁性材料缺陷的目的，本發(fā)明的目的在于提供一種基于永磁鐵的磁飽和脈沖渦流紅外無損評價方法，該方法實驗裝置由計算機、程序控制器、感應(yīng)加熱器、加熱頭、加熱線圈、冷卻裝置、永磁鐵和紅外熱像儀組成；實現(xiàn)該方法時，首先通過計算機控制程序控制器同步觸發(fā)感應(yīng)加熱器和紅外熱像儀，感應(yīng)加熱器接收到觸發(fā)信號的同時給與加熱頭相連的加熱線圈施加一個脈沖電流激勵，冷卻裝置同時對感應(yīng)加熱器、加熱頭和加熱線圈進行冷卻；鐵磁性材料在永磁鐵的作用下會達到磁飽和，然后在加熱線圈的作用下產(chǎn)生焦耳熱，通過熱傳導(dǎo)引起材料表面溫度的變化；最后通過紅外熱像儀采集溫度的變化并通過分析采集到的圖像序列對鐵磁性材料進行缺陷無損評價。相較于傳統(tǒng)的脈沖渦流紅外無損檢測方法，本發(fā)明方法對鐵磁性材料的檢測深度更大，具有廣泛的應(yīng)用前景。

為達到以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于永磁鐵的磁飽和脈沖渦流紅外無損評價方法，用于對鐵磁性材料中的缺陷進行定位和定量評價，包括如下步驟：

步驟1：搭建實驗裝置，該實驗裝置由計算機、程序控制器、感應(yīng)加熱器、冷卻裝置、加熱頭、加熱線圈、永磁鐵和紅外熱像儀組成；其中計算機控制程序控制器并接收紅外熱像儀采集的圖像序列，程序控制器同步觸發(fā)感應(yīng)加熱器和紅外熱像儀；感應(yīng)加熱器接收到觸發(fā)信號后施加脈沖激勵電流給與加熱頭相連的加熱線圈，加熱線圈和永磁鐵放置于鐵磁性材料上方，同時冷卻裝置對感應(yīng)加熱器、加熱頭和加熱線圈進行冷卻；紅外熱像儀接收到來自程序控制器的觸發(fā)信號后開始采集鐵磁性材料的圖像序列并將圖像序列傳輸給計算機；