專利名稱：鐵磁性構(gòu)件表面缺陷遠(yuǎn)場(chǎng)磁場(chǎng)檢測(cè)方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磁性無損檢測(cè)方法與裝置，具體涉及一種鐵磁性構(gòu)件表面缺陷遠(yuǎn)場(chǎng)磁場(chǎng)檢測(cè)方法與裝置，它利用遠(yuǎn)場(chǎng)磁場(chǎng)檢測(cè)鐵磁性構(gòu)件表面缺陷。
背景技術(shù)：
目前對(duì)鐵磁性構(gòu)件表面缺陷的檢測(cè)方法主要有磁粉檢測(cè)、渦流檢測(cè)、滲透檢測(cè)和漏磁檢測(cè)等。滲透檢測(cè)主要用于多孔性材料的檢測(cè)，磁粉檢測(cè)是利用勵(lì)磁磁場(chǎng)和缺陷相互作用的漏磁現(xiàn)象來檢測(cè)材料的表面或近表面缺陷，上述兩種檢測(cè)方法對(duì)缺陷的識(shí)別主要依賴檢測(cè)人員的肉眼，自動(dòng)化程度低，受被檢表面附著物影響大，并且勞動(dòng)強(qiáng)度大。渦流檢測(cè)是利用高頻電流在構(gòu)件表面激勵(lì)出渦流場(chǎng)，缺陷影響到渦流場(chǎng)的變化，進(jìn)而影響線圈阻抗的變化，從而實(shí)現(xiàn)表面缺陷的檢測(cè)。但渦流檢測(cè)方法用于鐵磁性材料檢測(cè)時(shí)，為減小磁導(dǎo)率變化對(duì)渦流場(chǎng)的影響，通常需用一強(qiáng)磁場(chǎng)將被檢區(qū)域磁化到飽和狀態(tài)，從而使檢測(cè)設(shè)備體積龐大、重量增加。在現(xiàn)有的漏磁檢測(cè)方法中，均需采用閉合磁路將構(gòu)件磁化至飽和，然后在兩磁極之間形成一均勻磁化場(chǎng)，利用缺陷形成的漏磁場(chǎng)以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件表面缺陷的檢測(cè)，如專利申請(qǐng)?zhí)?5212309鋼管漏磁探傷機(jī)，專利申請(qǐng)?zhí)?1233127.9多通道便攜式漏磁材料缺陷檢測(cè)儀等。
綜上所述，現(xiàn)有的構(gòu)件表面缺陷檢測(cè)方法中，滲透和磁粉勞動(dòng)強(qiáng)度大，檢測(cè)結(jié)果受人為主觀因素影響較大，渦流和漏磁檢測(cè)設(shè)備體積龐大、笨重，從而限制了上述方法在某些場(chǎng)合的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種鐵磁性構(gòu)件表面缺陷遠(yuǎn)場(chǎng)磁場(chǎng)檢測(cè)方法，該方法避免了傳統(tǒng)漏磁檢測(cè)中需用閉合磁路將構(gòu)件磁化到飽和而使得檢測(cè)設(shè)備體積龐大等缺點(diǎn)；本發(fā)明還提供了實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
本發(fā)明提供的鐵磁性構(gòu)件表面缺陷遠(yuǎn)場(chǎng)磁場(chǎng)檢測(cè)方法，其步驟包括(1)用直徑為D的圓柱永久磁鐵在距離被測(cè)構(gòu)件表面2～5mm處產(chǎn)生一開放磁場(chǎng)，在距離永久磁鐵中心D/2～100mm處測(cè)量其磁感應(yīng)強(qiáng)度；(2)利用磁傳感器將缺陷引起的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化；(3)通過觀測(cè)電壓信號(hào)是否存在畸變，判斷構(gòu)件表面有無缺陷。
實(shí)現(xiàn)上述檢測(cè)方法的裝置，其特征在于該裝置包括依次連接的檢測(cè)傳感器、信號(hào)處理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和數(shù)據(jù)處理器；其中，檢測(cè)傳感器用于缺陷引起磁場(chǎng)改變的獲取，并將其轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，傳送給信號(hào)處理電路，信號(hào)處理電路對(duì)獲得的電壓信號(hào)進(jìn)行放大、濾波處理，傳送給A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路將接收的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)處理器對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷數(shù)字電壓信號(hào)是否存在畸變，獲得構(gòu)件表面是否存在缺陷的信息。
本發(fā)明利用一永久磁鐵在構(gòu)件表面產(chǎn)生一開放磁場(chǎng)，鐵磁性材料表面如存在缺陷，將表現(xiàn)為鐵磁性材料表面磁場(chǎng)分布的變化，利用磁傳感器測(cè)量這一變化，從而獲得缺陷相關(guān)的信息。本發(fā)明不需要將構(gòu)件磁化到飽和，可檢測(cè)出構(gòu)件表面0.5mm寬×0.5mm深刻槽和Φ1.4mm×1.4mm深盲孔等表面缺陷。


圖1為本發(fā)明檢測(cè)方法的原理示意圖；圖2為永久磁鐵在構(gòu)件中產(chǎn)生的開放磁場(chǎng)分布圖；圖3為構(gòu)件表面磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直分量測(cè)量曲線；圖4為本發(fā)明裝置的總體結(jié)構(gòu)圖；
圖5為本發(fā)明裝置中檢測(cè)傳感器的一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)圖；圖6為本發(fā)明裝置中檢測(cè)傳感器的另一種種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)圖；圖7為利用本發(fā)明檢測(cè)Φ1.4×1.4mm深盲孔的信號(hào)波形圖；圖8為利用本發(fā)明檢測(cè)0.5mm寬×0.5mm深刻槽信號(hào)波形圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明基于遠(yuǎn)場(chǎng)磁場(chǎng)的鐵磁性構(gòu)件表面檢測(cè)方法，包括以下步驟(1)用直徑為D的圓柱永久磁鐵在距離被測(cè)構(gòu)件表面2～5mm處產(chǎn)生一開放磁場(chǎng)，在距離永久磁鐵中心D/2～100mm處測(cè)量其磁感應(yīng)強(qiáng)度；(2)利用磁傳感器將缺陷引起的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化；(3)通過觀測(cè)電壓信號(hào)是否存在畸變，判斷構(gòu)件表面有無缺陷。
本發(fā)明檢測(cè)方法原理示意圖如圖1所示，圓柱磁鐵1與被測(cè)構(gòu)件3垂直，二者之間的垂直距離為H，2mm≤H≤5mm?；魻栐?的中心線與圓柱磁鐵1的中心軸線距離為L(zhǎng)，D/2mm≤L≤100mm。圓柱磁鐵1在垂直距離被測(cè)構(gòu)件3表面2～5mm處產(chǎn)生一開放磁場(chǎng)，其磁場(chǎng)分布如圖2a圖所示，利用霍爾元件2水平放置測(cè)量磁通密度的垂直分量，在不同的提離距離d下霍爾元件輸出電壓與水平距離L的關(guān)系如圖3所示。當(dāng)提離距離d增大時(shí)，輸出電壓的變化變得平緩，當(dāng)L＜15mm時(shí)，輸出電壓隨L變化很大，若在此區(qū)域內(nèi)存在盲孔、裂紋等缺陷，缺陷會(huì)影響被測(cè)構(gòu)件3近表面的磁場(chǎng)分布，如圖2b圖所示，利用水平放置的霍爾元件2檢測(cè)磁通密度的變化并將其轉(zhuǎn)換為電壓輸出，即可獲得表征缺陷的信號(hào)。
如圖4所示，本發(fā)明檢測(cè)裝置包括依次連接的檢測(cè)傳感器4、信號(hào)處理電路5、A/D轉(zhuǎn)換電路6和數(shù)據(jù)處理器7。檢測(cè)傳感器4用于缺陷引起磁場(chǎng)改變的獲取，并將其轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，傳送給信號(hào)處理電路5。信號(hào)處理電路5對(duì)獲得的電壓信號(hào)進(jìn)行放大、濾波處理，傳送給A/D轉(zhuǎn)換電路6。A/D轉(zhuǎn)換電路6將接收的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入數(shù)據(jù)處理器7進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)處理器7實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集控制、信號(hào)顯示和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能，對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷數(shù)字電壓信號(hào)是否存在畸變，獲得構(gòu)件表面是否存在缺陷的信息。
檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)傳感器4沿被測(cè)構(gòu)件1周向或軸向掃描均可實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)構(gòu)件的表面缺陷檢測(cè)。
圖5所示檢測(cè)傳感器4為90°旋轉(zhuǎn)剖視圖，該檢測(cè)傳感器包括航空插座8、上端蓋9、探頭芯10、下端蓋11、霍爾元件2和圓柱磁鐵1構(gòu)成。上端蓋9與探頭芯10通過平頭螺釘連接，下端蓋11與探頭芯10通過沉頭螺釘連接。圓柱磁鐵1置于探頭芯10中間，霍爾元件2置于探頭芯10底部，霍爾元件2引線通過圓柱磁鐵兩側(cè)開孔與航空插座8相連。在探頭芯10底部沿圓柱磁鐵圓周布置多個(gè)霍爾元件可以增大檢測(cè)傳感器4的檢測(cè)范圍。
圖6所示為利用該發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)的另一種管內(nèi)檢測(cè)傳感器結(jié)構(gòu)圖，傳感器包括圓柱磁鐵1、霍爾元件2、探頭芯12、端蓋13、蓋板14和塑料管15。圓柱磁鐵1安裝在探頭芯12內(nèi)部，端蓋13通過螺紋和探頭芯12連接并將圓柱磁鐵1壓緊，霍爾元件2放置于端蓋13沿圓周分布的8個(gè)矩形槽內(nèi)，蓋板14和端蓋13通過螺釘連接，霍爾元件2引線通過蓋板14及塑料管15引出?；魻栐?沿圓周布置8個(gè)可以增加管內(nèi)周向檢測(cè)范圍。(檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)傳感器沿管道軸向掃描檢測(cè)。)圖7為采用本發(fā)明裝置對(duì)平板上Φ1.4×1.4mm深盲孔來回7次檢測(cè)得到的7個(gè)缺陷信號(hào)波形。
圖8為采用本發(fā)明裝置對(duì)平板上0.5mm寬×0.5mm橫向刻槽來回6次檢測(cè)得到的6個(gè)缺陷信號(hào)波形。
權(quán)利要求
1.一種鐵磁性構(gòu)件表面缺陷遠(yuǎn)場(chǎng)磁場(chǎng)檢測(cè)方法，其步驟包括(1)用直徑為D的圓柱永久磁鐵在距離被測(cè)構(gòu)件表面2～5mm處產(chǎn)生一開放磁場(chǎng)，在距離永久磁鐵中心D/2～100mm處測(cè)量其磁感應(yīng)強(qiáng)度；(2)利用磁傳感器將缺陷引起的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化；(3)通過觀測(cè)電壓信號(hào)是否存在畸變，判斷構(gòu)件表面有無缺陷。
2.一種鐵磁性構(gòu)件表面缺陷遠(yuǎn)場(chǎng)磁場(chǎng)檢測(cè)裝置，其特征在于該裝置包括依次連接的檢測(cè)傳感器(4)、信號(hào)處理電路(5)、A/D轉(zhuǎn)換電路(6)和數(shù)據(jù)處理器(7)；其中，檢測(cè)傳感器(4)用于缺陷引起磁場(chǎng)改變的獲取，并將其轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，傳送給信號(hào)處理電路(5)，信號(hào)處理電路(5)對(duì)獲得的電壓信號(hào)進(jìn)行放大、濾波處理，傳送給A/D轉(zhuǎn)換電路(6)，A/D轉(zhuǎn)換電路(6)將接收的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入數(shù)據(jù)處理器(7)進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)處理器(7)對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷數(shù)字電壓信號(hào)是否存在畸變，獲得構(gòu)件表面是否存在缺陷的信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測(cè)裝置，其特征在于檢測(cè)傳感器(4)包括航空插座(8)、上端蓋(9)、探頭芯(10)、下端蓋(11)、霍爾元件(2)和圓柱磁鐵(1)；上端蓋(9)與探頭芯(10)連接，下端蓋(11)與探頭芯(10)連接；圓柱磁鐵(1)置于探頭芯(10)中間，霍爾元件(2)置于探頭芯(10)底部，霍爾元件(2)引線與航空插座(8)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測(cè)裝置，其特征在于檢測(cè)傳感器(4)傳感器包括圓柱磁鐵(1)、霍爾元件(2)、探頭芯(12)、端蓋(13)、蓋板(14)和塑料管(15)；圓柱磁鐵(1)安裝在探頭芯(12)內(nèi)部，端蓋(13)和探頭芯(12)連接并將圓柱磁鐵(1)壓緊，霍爾元件(2)放置于端蓋(13)沿圓周分布的矩形槽內(nèi)，蓋板(14)和端蓋(13)連接，霍爾元件(2)引線通過蓋板(14)及塑料管(15)引出。
全文摘要
鐵磁性構(gòu)件表面缺陷遠(yuǎn)場(chǎng)磁場(chǎng)檢測(cè)方法與裝置，涉及一種利用磁檢測(cè)方法對(duì)鐵磁性構(gòu)件表面缺陷進(jìn)行檢測(cè)得方法及設(shè)備。其方法是首先采用永久磁鐵在鐵磁性構(gòu)件表面產(chǎn)生開放磁場(chǎng)，然后在永久磁鐵邊緣測(cè)量開放磁場(chǎng)變化。若在構(gòu)件表面存在缺陷，在永久磁鐵與被測(cè)構(gòu)件間形成的開放磁場(chǎng)會(huì)發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)構(gòu)件表面缺陷檢測(cè)。其裝置包括依次連接的檢測(cè)傳感器、信號(hào)處理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和數(shù)據(jù)處理器。本發(fā)明方法利用永久磁鐵在空間形成開放磁場(chǎng)檢測(cè)缺陷，可廣泛應(yīng)用于鋼棒、鋼管、鋼板等構(gòu)件的在線和在役檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N27/82GK1975406SQ200610125220
公開日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月1日
發(fā)明者武新軍, 謝三洋, 康宜華 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)