[發(fā)明專利]基于NV色心傳感技術(shù)的裂紋正交檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210849992.X
• 申請(qǐng)日: 2022-07-20
• 公開（公告）號(hào): CN114994006B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張少春;張振;汪鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽省國(guó)盛量子科技有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/64
• 分類號(hào): G01N21/64;G01N27/83
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及量子傳感技術(shù)領(lǐng)域，方案為基于NV色心傳感技術(shù)的裂紋正交檢測(cè)系統(tǒng)，包括有激發(fā)端、采集端以及磁化傳感前端：激發(fā)端，用于產(chǎn)生激發(fā)光，激發(fā)光作用于磁化傳感前端；所述磁化傳感前端包含磁化部和傳感部，所述磁化部用于磁化待測(cè)鐵磁性物品，磁化部包含磁化區(qū)間，當(dāng)待測(cè)鐵磁性物品上裂紋處于磁化區(qū)間時(shí)，會(huì)在裂紋處產(chǎn)生漏磁場(chǎng)；本系統(tǒng)中磁化傳感前端通過提供呈正交的的兩個(gè)磁化磁場(chǎng)對(duì)待測(cè)物品進(jìn)行磁化，這種磁化方式能夠有效避免單一方向磁化磁場(chǎng)與裂紋方向夾角過小導(dǎo)致漏磁場(chǎng)難以測(cè)量的問題，同時(shí)本系統(tǒng)還能夠根據(jù)前述磁化方式得來的兩組測(cè)量數(shù)據(jù)來進(jìn)行裂紋方向的計(jì)算，獲得的裂紋信息更多。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及量子傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種基于NV色心傳感技術(shù)的裂紋正交檢測(cè)系統(tǒng)及裂紋檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

金剛石NV色心在激光的泵浦下表現(xiàn)出較強(qiáng)的熒光，并在室溫下可觀測(cè)到其零聲子線，因而可作為納米尺寸的傳感器，用于磁場(chǎng)、電場(chǎng)、溫度等物理量的測(cè)量，其中，利用NV色心進(jìn)行無損檢測(cè)的研究也越來越多。

公開號(hào)為CN113834801A的中國(guó)專利公開了一種金屬無損探傷設(shè)備、方法及存儲(chǔ)介質(zhì)，該設(shè)備包括：NV色心傳感器探頭，所述NV色心傳感器探頭設(shè)置在待測(cè)物體的待測(cè)位置上；控制裝置，所述控制裝置與所述NV色心傳感器探頭連接，用于向所述NV色心傳感器探頭提供激勵(lì)，以使所述NV色心傳感器探頭產(chǎn)生熒光信號(hào)，以及采集所述熒光信號(hào)，根據(jù)所述熒光信號(hào)確定所述待測(cè)物體的損傷情況。該設(shè)備通過向設(shè)置在待測(cè)物體測(cè)量位置上的NV色心傳感器探頭提供激勵(lì)，以使NV色心傳感器探頭產(chǎn)生熒光信號(hào)，采集NV色心傳感器探頭產(chǎn)生熒光信號(hào)，根據(jù)NV色心傳感器探頭產(chǎn)生熒光信號(hào)，確定待測(cè)物體的損傷情況。該設(shè)備具有設(shè)備體積小、成本低、可探測(cè)待測(cè)物體深層缺陷的優(yōu)點(diǎn)，但是該設(shè)備中的磁場(chǎng)生成器只能提供單一方向的磁化場(chǎng)，在實(shí)際檢測(cè)時(shí)，如果磁化場(chǎng)方向與裂紋方向趨近平行，那么產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)會(huì)很小，難以被傳感器準(zhǔn)確感知，進(jìn)而影響探測(cè)精度。

基于此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于NV色心傳感技術(shù)的裂紋正交檢測(cè)系統(tǒng)及裂紋檢測(cè)方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種基于NV色心傳感技術(shù)的裂紋正交檢測(cè)系統(tǒng)及裂紋檢測(cè)方法，系統(tǒng)中磁化傳感前端通過提供呈正交的兩個(gè)磁化磁場(chǎng)對(duì)待測(cè)物品進(jìn)行磁化，這種磁化方式能夠有效避免單一方向磁化磁場(chǎng)與裂紋方向夾角過小導(dǎo)致漏磁場(chǎng)難以測(cè)量的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：基于NV色心傳感技術(shù)的裂紋正交檢測(cè)系統(tǒng)，包括有激發(fā)端、采集端以及磁化傳感前端：

激發(fā)端，用于產(chǎn)生激發(fā)光，激發(fā)光作用于磁化傳感前端；

所述磁化傳感前端包含磁化部和傳感部，所述磁化部用于磁化待測(cè)鐵磁性物品，磁化部包含磁化區(qū)間，當(dāng)待測(cè)鐵磁性物品上裂紋處于磁化區(qū)間時(shí)，會(huì)在裂紋處產(chǎn)生漏磁場(chǎng)；所述傳感部在激發(fā)光以及漏磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生應(yīng)激熒光；

采集部，用于接收應(yīng)激熒光并對(duì)其進(jìn)行分析處理；

其中，所述磁化部包含兩組電磁鐵，且兩組電磁鐵的磁化方向正交；

其中，所述傳感部包含傳感光纖，所述傳感光纖的一端部為探測(cè)端，所述探測(cè)端的端面設(shè)有與纖芯貼合的金剛石NV色心顆粒。

如前所述的裂紋正交檢測(cè)系統(tǒng)，還有更進(jìn)一步的設(shè)計(jì)：所述探測(cè)端還設(shè)有包覆金剛石NV色心顆粒的透明凸起，所述透明凸起的表面鍍有反射膜。

如前所述的裂紋正交檢測(cè)系統(tǒng)，還有更進(jìn)一步的設(shè)計(jì)：所述電磁鐵包含U型鐵芯以及繞制在其上的線圈，U型鐵芯頂部設(shè)有光纖通孔，兩個(gè)正交設(shè)置的U型鐵芯的頂部之間通過一非鐵磁性板連接。

如前所述的裂紋正交檢測(cè)系統(tǒng)，還有更進(jìn)一步的設(shè)計(jì)：所述U型鐵芯的兩端部設(shè)有彈性伸縮觸頭。