基于復(fù)合式u型脈沖電磁傳感器的無(wú)損檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通過(guò)對(duì)常規(guī)檢測(cè)探頭進(jìn)行改進(jìn)，在脈沖電磁檢測(cè)方法中實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷損傷檢測(cè)方式的多樣化，該發(fā)明涉及了無(wú)損檢測(cè)及測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]脈沖漏磁檢測(cè)技術(shù)(PMFL)，是一種新型的電磁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，有效集成了漏磁檢測(cè)和脈沖渦流檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，能對(duì)鐵磁性材料進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。對(duì)于鐵磁性構(gòu)件的脈沖漏磁無(wú)損檢測(cè)而言，脈沖漏磁的激勵(lì)電壓(流)為一個(gè)脈沖，通常為具有一定占空比的矩形波，施加在探頭上的勵(lì)磁矩形波所產(chǎn)生的脈沖磁場(chǎng)對(duì)被測(cè)試件進(jìn)行局部磁化，在被測(cè)試件中的不連續(xù)處有脈沖漏磁場(chǎng)“泄漏”，置于被測(cè)試件上的檢測(cè)傳感器上就會(huì)感應(yīng)出隨時(shí)間變化的電壓即漏磁瞬態(tài)信號(hào)，由于脈沖信號(hào)豐富的頻率成分以及很寬的頻譜，能使激勵(lì)磁場(chǎng)滲透到被測(cè)試件的不同深度，感應(yīng)電壓中就包含重要的有關(guān)缺陷的更多信息，比如位置、尺寸如深度等，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鐵磁性構(gòu)件的無(wú)損檢測(cè)中。脈沖激勵(lì)按電平狀態(tài)可分為低電平、脈沖上升沿與高電平三個(gè)階段，脈沖中高、低電平可以對(duì)應(yīng)為直流激勵(lì)，從而在鐵磁性構(gòu)件中產(chǎn)生漏磁場(chǎng);而脈沖上升沿可以對(duì)應(yīng)交流激勵(lì)，從而在鐵磁性構(gòu)件中產(chǎn)生脈沖渦流，因此鐵磁性構(gòu)件的脈沖漏磁無(wú)損檢測(cè)方法被認(rèn)為結(jié)合了脈沖渦流檢測(cè)與漏磁檢測(cè)的特點(diǎn)，和傳統(tǒng)的渦流檢測(cè)與漏磁檢測(cè)相比，豐富了檢測(cè)信號(hào)中包含的缺陷信息，在鐵磁性構(gòu)件缺陷的定量評(píng)估方面體現(xiàn)出了潛在優(yōu)勢(shì)。作為檢測(cè)系統(tǒng)的觸發(fā)端，檢測(cè)探頭結(jié)構(gòu)形式和檢測(cè)方式對(duì)檢測(cè)效果起著至關(guān)重要的作用，因此，必須設(shè)計(jì)出具有足夠的檢測(cè)精度的傳感器探頭。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要是關(guān)于鐵磁性構(gòu)件無(wú)損檢測(cè)方法的一項(xiàng)技術(shù)，針對(duì)檢測(cè)效果單一且無(wú)法實(shí)現(xiàn)定量檢測(cè)的問題，提出采用差分式和定點(diǎn)式相結(jié)合的復(fù)合式U型傳感器檢測(cè)探頭，設(shè)計(jì)置有3個(gè)Hall傳感器的PCB，處于PCB中間位置的Hall傳感器構(gòu)成定點(diǎn)式檢測(cè)元件，用于鐵磁性構(gòu)件缺陷損傷部位的位置檢測(cè)，處于PCB兩端并關(guān)于PCB中心線對(duì)稱的Hall傳感器構(gòu)成差分式檢測(cè)元件，用于定量分析缺陷部位的深度大小。針對(duì)U型磁軛在激勵(lì)線圈的作用下會(huì)與鐵磁性試件之間產(chǎn)生較強(qiáng)的引力，設(shè)計(jì)帶有滾輪的支架結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)試件上不同位置的缺陷進(jìn)行可移動(dòng)式檢測(cè)，避免了傳感器與試件直接接觸所產(chǎn)生的摩擦。
[0004]—種基于復(fù)合式U型脈沖電磁傳感器的無(wú)損檢測(cè)方法，主要包括以下方面:
[0005](I)搭建檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，將U型探頭(2)上激勵(lì)線圈(I)兩根引線連接功率放大器，定點(diǎn)式Hall傳感器(9)輸出引線連接低通濾波器，依次與其他模塊相連接。
[0006](2)PCB板(3)上兩側(cè)布置兩個(gè)Hall傳感器(8，10)，關(guān)于PCB中心線對(duì)稱，形成差分式檢測(cè)探頭。
[0007](3)PCB板(3)的中間位置布置一個(gè)Hall傳感器(9)，形成定點(diǎn)式檢測(cè)探頭。
[0008](4)根據(jù)U型探頭(2)的尺寸大小設(shè)計(jì)合適的H型支架結(jié)構(gòu)(4)，在支架的兩腳下安裝滾輪(5)，實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)式檢測(cè)方式。
[0009](5)在鐵磁性試件(6)亞表面上制作不同深度的缺陷(7)，進(jìn)行缺陷檢測(cè)。
[0010](6)調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，信號(hào)放大電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。
[0011](7)示波器顯示輸出信號(hào)，采集卡將輸出數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，并處理信號(hào)。
[0012]所述的檢測(cè)方法檢測(cè)缺陷的步驟如下:在U型磁軛(2)的中心部位繞制激勵(lì)線圈(I)，激勵(lì)線圈(I)引出兩根線連接功率放大器，PCB板(3)上設(shè)有差分組合式Hall檢測(cè)元件(8，10)和定點(diǎn)式Hall檢測(cè)元件(9)，帶有滾輪(5)的支架⑷上卡槽安置U型傳感器(2)，支架
(4)的下卡槽安在被測(cè)試件(6)上，并與被測(cè)試件(6)之間留有間隙，使傳感器方便移動(dòng)；當(dāng)U型探頭(2)在試件(6)表面進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，PCB(3)上的定點(diǎn)傳感器(9)用于檢測(cè)缺陷(7)在試件
(6)上的位置，連接差分式傳感器(8，10)，通過(guò)與試件垂直方向的磁場(chǎng)信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)缺陷部位(7)深度大小的定量檢測(cè)，傳感器輸出結(jié)果通過(guò)放大、濾波、去噪等處理，在示波器上顯示采集信號(hào)的波形，最后通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡將采集的信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)并進(jìn)行后續(xù)的處理。
[0013]本發(fā)明的主要技術(shù)特點(diǎn)有:
[0014](I)本發(fā)明的檢測(cè)元件Hal I元件(8_10)排布在同一塊PCB板(3)上，兩個(gè)Hal I元件(8，10)組合成差分式檢測(cè)方式，置于U型磁軛(2)腳的兩端;另一個(gè)Hall元件(9)組成定點(diǎn)式檢測(cè)方式，置于U型磁軛(2)的兩腳中間。
[0015](2)本發(fā)明在U型傳感器(2)上安裝帶有滾輪(4)支架(5)，克服了傳感器與試件之間的摩擦阻力和磁性引力，實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)式檢測(cè)分析。
[0016](3)本發(fā)明采用復(fù)合式U型檢測(cè)傳感器，對(duì)鐵磁性材料的漏磁信號(hào)分析更加精確。
[0017](4)本發(fā)明采用的定點(diǎn)式Hal I元件(9)可以確定缺陷部位，差分式Hal I元件組(8，10)可以定量分析缺陷的深度大小。
【附圖說(shuō)明】
:
[0018]圖1為脈沖漏磁檢測(cè)系統(tǒng)流程圖
[0019]圖2為PCB板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖
【具體實(shí)施方式】
:
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]搭建如圖1所示的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)如圖2所示的PCB板。在U型磁軛(2)上繞制激勵(lì)線圈(I)，將帶有傳感器的PCB板(3)用膠水貼合在U型磁軛(2)的底部。調(diào)節(jié)直流電源，將合適的電壓輸入到信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生信號(hào)可調(diào)的脈沖方波，通過(guò)功率放大器將微弱的脈沖信號(hào)進(jìn)行放大，放大后的激勵(lì)信號(hào)輸入到U型傳感器(2)的激勵(lì)線圈(I)。在進(jìn)行缺陷檢測(cè)時(shí)，將U型傳感器(2)置于帶有滾輪(4)的支架(5)上卡槽，支架水平放置于亞表面存在不同深度缺陷(7)的試件(6)上，PCB(3)上的定點(diǎn)式Hall傳感器(9)連接低通濾波器，其工作面為上下地面，因此可以檢測(cè)缺陷部位(7)與試件垂直方向上的漏磁信號(hào)。U型傳感器(2)在被測(cè)試件上水平移動(dòng)檢測(cè)時(shí)，缺陷部位和沒有缺陷的部位在示波器顯示的波形有明顯的區(qū)別；斷開定點(diǎn)式Hall傳感器(9)，PCB(3)上的差分式Hall傳感器(8，10)與低通濾波器相連接，將U型傳感器(2)移動(dòng)到檢測(cè)到的缺陷部位，對(duì)缺陷部位(7)進(jìn)行差分檢測(cè)，能將缺陷部位(7)的深度定量。后續(xù)的信號(hào)進(jìn)入信號(hào)調(diào)理電路，數(shù)據(jù)采集卡將調(diào)理后的信號(hào)進(jìn)行采集并輸入電腦，把數(shù)據(jù)引入MATLAB里進(jìn)行分析和處理，進(jìn)行缺陷深度大小的定量分析。
[0022]以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例。可以理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的基本構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于復(fù)合式U型脈沖電磁傳感器的無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在于: 包括了激勵(lì)線圈(I)、U型探頭(2)、帶有傳感器的PCB(3)、支架(4)、滾輪(5)、亞表面帶有缺陷的試件(6)、不同深度的缺陷(7)、霍爾(Hall)傳感器(8-10); 纏繞著激勵(lì)線圈(I)的U型探頭(2)和帶有傳感器的PCB(3)組成復(fù)合式U型傳感器，放置在帶有滾輪(5)的支架(4)上，用于檢測(cè)亞表面帶有不同深度缺陷(7)的試件(6)，霍爾(Hall)傳感器(8-10)布置于PCB(3)正面，并關(guān)于PCB中心線對(duì)稱。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，一種基于復(fù)合式U型脈沖電磁傳感器的無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在于:本發(fā)明設(shè)計(jì)的是U型檢測(cè)探頭，區(qū)別于常規(guī)的矩形和圓柱形探頭，該探頭能產(chǎn)生方向性較好的磁場(chǎng)強(qiáng)度，有利于對(duì)缺陷部位漏磁信號(hào)的檢測(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述，一種基于復(fù)合式U型脈沖電磁傳感器的無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在于:本發(fā)明把PCB作為霍爾(Hall)傳感器的載體，實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)式檢測(cè)和差分式檢測(cè)，提高了檢測(cè)的精度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述，一種基于復(fù)合式U型脈沖電磁傳感器的無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在于:本發(fā)明設(shè)計(jì)的帶有滾輪的支架結(jié)構(gòu)，克服了傳感器與被測(cè)試件之間的摩擦阻力和磁性引力，實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)式檢測(cè)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述，一種基于復(fù)合式U型脈沖電磁傳感器的無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在于:本發(fā)明采用兩種檢測(cè)方式分別來(lái)獲取缺陷的位置和缺陷深度的大小，實(shí)現(xiàn)缺陷的定量研究。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于復(fù)合式U型脈沖電磁傳感器的無(wú)損檢測(cè)方法，將定點(diǎn)式檢測(cè)探頭和差分式檢測(cè)探頭相結(jié)合，Hall傳感器在PCB上對(duì)稱性布置，使得傳感器輸出差分式檢測(cè)結(jié)果，設(shè)計(jì)帶有滾輪的支架結(jié)構(gòu)，使得傳感器可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，并克服了傳感器與鐵磁性試件之間的摩擦阻力和磁性吸引力，實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷損傷部位的位置檢測(cè)和檢測(cè)結(jié)果的定量分析。本發(fā)明解決了常規(guī)檢測(cè)效果單一和精度不高的問題，獲得了更為精確的脈沖電磁檢測(cè)結(jié)果，豐富了U型傳感器在脈沖渦流中的研究手段。本系統(tǒng)主要包括了信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、Hall傳感器、低通濾波器、信號(hào)調(diào)理模塊、信號(hào)采集模塊和U型激勵(lì)線圈檢測(cè)探頭等部分。
【IPC分類】G01N27/82
【公開號(hào)】CN105527339
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610115156
【發(fā)明人】周德強(qiáng), 潘萌, 王俊, 常祥, 趙健, 杜陽(yáng), 安偉
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)
【公開日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2016年3月1日