[發明專利]基于可控激勵的磁管理自適應磁飽和渦流紅外評價方法

在審

• 申請號: 202010852767.2
• 申請日: 2020-08-22
• 公開（公告）號: CN111982968A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 解社娟;仝宗飛;陳振茂;韓捷
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N25/72
• 分類號: G01N25/72;G01N1/28
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

基于可控激勵的磁管理自適應磁飽和渦流紅外評價方法，通過計算機控制程序控制器同步觸發電流源、感應加熱器和紅外熱像儀；電流源激勵磁飽和線圈產生恒定磁場，鐵磁性材料在恒定磁場中達到磁飽和；感應加熱器給加熱線圈施加一個脈沖電流激勵，被檢測鐵磁性材料在加熱線圈的作用下產生焦耳熱，從而引起材料表面溫度的變化；紅外熱像儀采集溫度的變化，通過分析采集到的圖像序列實現對鐵磁性材料的無損評價；檢測完成后，利用電流源激勵磁飽和線圈產生交變磁場，鐵磁性材料被逐步消磁并恢復其原有的磁屬性狀態。本發明方法中的磁場可以在時間、強度和形態三方面實現有效的磁管理，對鐵磁性材料的檢測深度更大，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及鐵磁性材料缺陷脈沖渦流紅外無損檢測領域，具體涉及一種基于可控激勵的磁管理自適應磁飽和渦流紅外評價方法。

背景技術

鐵磁性材料是現代工農業生產的主要支柱材料之一，鐵磁性材料的產品是表示一個國家經濟發展程度的指標，其需求則能粗略體現一個國家的國民生活水平。作為一種基礎功能材料，鐵磁性材料應用于生活的方方面面，目前鐵磁性材料主要應用于電信、電機、電視機和計算機的存儲設備等方面。鐵磁性材料與工件內的各種缺陷是現代工業設備、產品和武器的嚴重隱患,所以,在工業生產中,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，具有非接觸、觀測范圍大和分辨率高等優點。脈沖渦流紅外無損檢測技術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，渦流的肌膚深度較小，所以鐵磁性材料中相對較深位置處的缺陷無法被檢出。鐵磁性材料在一定強度的外加磁場中會達到磁飽和狀態，即相對磁導率會減小。此時，利用脈沖渦流紅外無損檢測方法檢測處于磁飽和狀態下的鐵磁性材料將能檢測到更深位置處的缺陷。

發明內容

為了達到上述利用脈沖渦流紅外無損檢測方法測量鐵磁性材料的目的，本發明的目的在于提供一種基于可控激勵的磁管理自適應磁飽和渦流紅外評價方法，該方法實驗裝置由計算機、程序控制器、感應加熱器、加熱頭、加熱線圈、冷卻裝置、電流源、磁飽和線圈和紅外熱像儀組成；實現該方法時，首先通過計算機控制程序控制器同步觸發電流源、感應加熱器和紅外熱像儀；電流源激勵磁飽和線圈產生恒定磁場，鐵磁性材料在恒定磁場中達到磁飽和；感應加熱器給加熱線圈施加一個脈沖電流激勵，被檢測鐵磁性材料在加熱線圈的作用下產生焦耳熱，從而引起材料表面溫度的變化；紅外熱像儀采集溫度的變化，通過分析采集到的圖像序列實現對鐵磁性材料的無損評價。最后檢測完成后，利用電流源激勵磁飽和線圈產生交變磁場，鐵磁性材料在此交變磁場中被逐步消磁并恢復其原有的磁屬性狀態。相較于傳統的脈沖渦流紅外無損檢測方法，本發明方法中的磁場可以在時間、強度和形態三方面實現有效的磁管理，對鐵磁性材料的檢測深度更大，具有廣泛的應用前景。

為達到以上目的，本發明采用如下技術方案：

基于可控激勵的磁管理自適應磁飽和渦流紅外評價方法，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、感應加熱器、加熱頭、加熱線圈、冷卻裝置、電流源、磁飽和線圈和紅外熱像儀組成；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感應加熱器、電流源和紅外熱像儀；感應加熱器接收到觸發信號后施加脈沖激勵電流給與加熱頭相連的加熱線圈，加熱線圈和磁飽和線圈放置于鐵磁性材料上方，同時冷卻裝置對感應加熱器、加熱頭和加熱線圈進行冷卻；電流源接收到觸發信號的同時給磁飽和線圈施加一個方波電流激勵，在方波電流激勵時間內，磁飽和線圈會在空間產生恒定磁場；紅外熱像儀接收到來自程序控制器的觸發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；