一種用于磁記憶二維檢測的磁傳感器裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于金屬磁記憶檢測領域，具體涉及一種用于磁記憶二維檢測的磁傳感器裝置。
【背景技術】
[0002]在國內(nèi)，20世紀90年代俄羅斯學者杜波夫教授在中國第七屆無損檢測年會上首次提出金屬磁記憶檢測技術(MMMT)。它主要以金屬構件應力和變形集中區(qū)為檢測區(qū)域，對金屬構件的應力集中、早期失效和損傷等進行快速、準確的診斷，可在零件失效之前采取措施，從而避免事故發(fā)生或降低損失程度，在疲勞損傷與壽命評估方面極富有開發(fā)潛力，是21世紀有前景的無損檢測技術(NDT)之一。磁記憶檢測具有設備輕巧、操作簡便、靈敏度高、可靠性好，以及提離效應影響小、不需要專門的磁化設備等特點。但目前的磁記憶檢測方法主要研宄鐵磁構件表面產(chǎn)生的漏磁場法向分量值，并以其過零點特征來評價鐵磁構件應力集中部位。單用漏磁場法向分量判斷應力集中部位的方法割裂了漏磁場法向與切向分量之間相關的對應特征，造成帶有應力集中及早期損傷特征的信息丟失，難免出現(xiàn)漏檢和誤判。而目前針對切向分量Hp(X)展開的研宄很少，宄其原因主要是切向分量Hp(X)相對于法向分量Hp(y)非常微弱，對切向分量Hp(X)的提取還存在不少問題，很難進行精確測量和處理。而本實用新型能有效的實現(xiàn)對金屬的磁記憶二維檢測，對磁記憶檢測技術的進一步發(fā)展具有很好的促進作用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種用于磁記憶二維檢測的磁傳感器裝置，以解決目前對金屬磁記憶檢測裝置只能測量法向分量Hp(y)，不能同時測量切向分量Hp(X)的難題。本實用新型的目的還在于提供一種磁記憶二維檢測方法。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了下述技術方案:
[0005]一種用于磁記憶二維檢測的磁傳感器裝置，包括步進電機自動掃描系統(tǒng)、磁記憶二維檢測探頭和磁記憶二維檢測平臺，步進電機自動掃描系統(tǒng)和磁記憶二維檢測探頭與磁記憶二維檢測平臺通信連接，其特征在于，所述步進電機自動掃描系統(tǒng)包括底座、步進電機控制器、X軸移動機構和Y軸移動機構；所述底座上安裝Y軸移動機構，所述Y軸移動機構由Y軸電機驅(qū)動；x軸移動機構安裝在Y軸移動機構上，由X軸電機驅(qū)動；步進電機控制器控制X軸電機和Y軸電機；磁記憶二維檢測探頭安裝在X軸移動機構上，步進電機控制器和磁記憶二維檢測探頭通信連接磁記憶二維檢測平臺。
[0006]所述磁記憶二維檢測探頭通過夾具安裝在X軸移動機構上。
[0007]所述磁傳感器裝置還包括一個用于固定受載鐵磁構件的受載鐵磁構件固定機構。
[0008]所述磁記憶二維檢測探頭采用基于HMC5883L的傳感器，是一種表面貼裝的高集成模塊，并帶有數(shù)字接口的弱磁傳感器芯片，并且采用磁敏電阻電橋設計，可以屏蔽地磁場的干擾，用來獲取受載鐵磁構件表面Xx、Xz和Y方向的三維磁場信號。HMC5883L采用I2C總線接口，在保證電路簡潔，功能齊全的前提下，盡量減小電路的體積，采用計算機的普遍應用的USB 口與12C進行連接，便于擴展和應用。
[0009]所述步進電機控制器采用CNC步進電機控制器。
[0010]所述X軸電機和Y軸電機采用SH2024B2型電機。
[0011]所述磁記憶二維檢測平臺在采集受載鐵磁構件表面產(chǎn)生的Xx、Xz和Y方向三維磁場信號基礎上，利用矢量合成法進行分析、處理以得到磁記憶切向分量Hp(X)和法向分量Hp(y)信號，并實施判斷和存儲等操作。
[0012]本實用新型通過步進電機自動掃描系統(tǒng)對傳感器進行定位及指定的勻速運動控制；對受載鐵磁構件表面法向分量Y和切向分量X (相互垂直的Xx和Xz)的漏磁場數(shù)據(jù)實時采集；采用二維磁信號檢測平臺對采集到的數(shù)據(jù)進行實時傳輸、處理，實現(xiàn)對切向分量Xx和Xz方向的磁場分量進行矢量合成后的X方向的磁場分量(即切向磁場分量X，下同)和Y方向的磁場分量(即法向磁場分量Y，下同)進行實時磁場強度曲線顯示、數(shù)字濾波、梯度處理、合成利薩如圖等，以切向磁場分量X峰值和法向磁場分量Y的過零點來準確判斷應力集中部位，及以李薩如圖封閉區(qū)間大小來判斷應力集中程度等?？烧嬲龑崿F(xiàn)磁記憶二維檢測，是磁記憶檢測的突破性進展。實現(xiàn)了同時測量受載構件表面產(chǎn)生的切向磁記憶信號和法向磁記憶信號，測量精度高，通過弱磁傳感器芯片內(nèi)磁敏電阻電橋的設計能自動屏蔽地磁場的干擾。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0014]圖2是本實用新型所述磁記憶二維檢測平臺的算法流程圖。
[0015]在圖中1.磁記憶二維檢測平臺；2.步進電機控制器；3.底座；4.磁記憶二維檢測探頭；5.Y軸移動機構；6.Y軸步進電機；7.X軸移動機構；8.X軸步進電機。
【具體實施方式】
[0016]為了便于理解，下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細闡明。
[0017]如圖1所示，一種用于磁記憶二維檢測的磁傳感器裝置，包括步進電機自動掃描系統(tǒng)、磁記憶二維檢測探頭(4)和磁記憶二維檢測平臺(1)，步進電機自動掃描系統(tǒng)和磁記憶二維檢測探頭(4)與磁記憶二維檢測平臺(I)通信連接，所述步進電機自動掃描系統(tǒng)包括底座(3)、步進電機控制器(2)、X軸移動機構(7)和Y軸移動機構(6);所述底座(3)上安裝Y軸移動機構(5)，所述Y軸移動機構(5)由Y軸電機(6)驅(qū)動；X軸移動機構(7)安裝在Y軸移動機構(5 )上，由X軸電機(8 )驅(qū)動；步進電機控制器(2 )控制X軸電機和Y軸電機；磁記憶二維檢測探頭(4)通過夾具安裝在X軸移動機構(7)上，步進電機控制器(2)和磁記憶二維檢測探頭(4)通信連接磁記憶二維檢測平臺(I)。X軸移動機構(7)用于確定掃查線，Y軸移動機構(6)用于縱向移動磁記憶二維檢測探頭(4)掃查試塊表面。
[0018]所述磁傳感器裝置還包括一個用于固定受載鐵磁構件的受載鐵磁構件固定機構。
[0019]所述磁記憶二維檢測探頭⑷采用基于HMC5883L的傳感器，是一種表面貼裝的高集成模塊，并帶有數(shù)字接口的弱磁傳感器芯片，并且采用磁敏電阻電橋設計，可以屏蔽地磁場的干擾，用來獲取受載鐵磁構件表面Xx、Xz和Y方向的三維磁場信號。HMC5883L采用I2C總線接口，在保證電路簡潔，功能齊全的前提下，盡量減小電路的體積，采用計算機的普遍應用的USB 口與12C進行連接，便于擴展和應用。
[0020]所述步進電機控制器(2)采用CNC步進電機控制器。
[0021]所述X軸電機(8)和Y軸電機(6)采用SH2024B2型電機。
[0022]所述磁記憶二維檢測平臺(I)在采集受載鐵磁構件表面產(chǎn)生的Xx、Xz和Y方向三維磁場信號基礎上，利用矢量合成法進行分析、處理以得到磁記憶切向分量Hp(X)和法向分量民(50信號，并實施判斷和存儲等操作。所述磁記憶二維檢測平臺(I)的邏輯算法如圖2所示:
[0023]SI確認磁記憶二維檢測探頭(4)是否是基于HMC5883L的傳感器；
[0024]S2如果是基于HMC5883L的傳感器，進入校準模式，獲取磁場環(huán)境數(shù)據(jù)，計算出偏移量，然后保存到flash中；
[0025]S3使用磁記憶二維檢測探頭(4)檢測受載鐵磁構件，檢測信號經(jīng)過依次調(diào)零檢波、放大濾波、AD采集步驟；
[0026]S4磁記憶二維檢測平臺(I)存儲AD采集到的檢測信號，并用步驟S2中的偏移量補償，得到三軸磁場信號；
[0027]S5把X磁場軸信號和磁場Y軸信號用矢量合成法進行分析、處理以得到磁記憶切向分量Hp(X)和法向分量Hp (y)信號；
[0028]S6處理器接收Z軸磁場型號，磁記憶切向分量Hp(X)和法向分量Hp(y)信號，在顯示器實時進行磁場強度曲線顯示、數(shù)字濾波、梯度處理、合成李薩如圖等，以切向磁場分量X峰值和法向磁場分量Y的過零點來準確判斷應力集中部位，及以李薩如圖封閉區(qū)間大小來判斷應力集中程度等。
[0029]一種磁記憶二維檢測方法，其步驟如下:
[0030]1.制作可進行X軸移動和Y軸移動的步進電機自動掃描系統(tǒng)(I )，步進電機自動掃描系統(tǒng)(I)包括X軸移動機構(7)和Y軸移動機構(6)；以基于HMC5883L的傳感器作為磁記憶二維檢測探頭(4)，磁記憶二維檢測探頭(4)安裝在X軸移動機構(7)上；
[0031]2.校準，獲取磁場環(huán)境數(shù)據(jù)，計算出偏移量，然后保存到flash中；
[0032]3.檢測時，把受載鐵磁構件固定在磁記憶二維檢測探頭(4)前方，通過X軸移動機構(7)確定掃查線，通過Y軸移動機構(6)縱向移動磁記憶二維檢測探頭(4)掃查試塊表面，然后依次調(diào)零檢波、放大濾波、AD采集步驟獲得三軸磁場信號；
[0033]4.用偏移量對檢測獲得的三軸磁場信號進行補償；
[0034]5.把X磁場軸信號和磁場Y軸信號用矢量合成法進行分析、處理以得到磁記憶切向分量Hp(X)和法向分量Hp (y)信號；
[0035]6.在顯示器實時進行磁場強度曲線顯示、數(shù)字濾波、梯度處理、合成李薩如圖，以切向磁場分量X峰值和法向磁場分量Y的過零點來準確判斷應力集中部位，及以李薩如圖封閉區(qū)間大小來判斷應力集中程度。
【主權項】
1.一種用于磁記憶二維檢測的磁傳感器裝置，包括步進電機自動掃描系統(tǒng)、磁記憶二維檢測探頭和磁記憶二維檢測平臺，步進電機自動掃描系統(tǒng)和磁記憶二維檢測探頭與磁記憶二維檢測平臺通信連接，其特征在于，所述步進電機自動掃描系統(tǒng)包括底座、步進電機控制器、X軸移動機構和Y軸移動機構；所述底座上安裝Y軸移動機構，所述Y軸移動機構由Y軸電機驅(qū)動；x軸移動機構安裝在Y軸移動機構上，由X軸電機驅(qū)動；步進電機控制器控制X軸電機和Y軸電機；磁記憶二維檢測探頭安裝在X軸移動機構上，步進電機控制器和磁記憶二維檢測探頭通信連接磁記憶二維檢測平臺。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于磁記憶二維檢測的磁傳感器裝置，其特征在于所述磁記憶二維檢測探頭通過夾具安裝在X軸移動機構上。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于磁記憶二維檢測的磁傳感器裝置，其特征在于所述磁傳感器裝置還包括一個用于固定受載鐵磁構件的受載鐵磁構件固定機構。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于磁記憶二維檢測的磁傳感器裝置，其特征在于所述磁記憶二維檢測探頭采用基于HMC5883L的傳感器，是一種表面貼裝的高集成模塊，并帶有數(shù)字接口的弱磁傳感器芯片，并且采用磁敏電阻電橋設計。
【專利摘要】本實用新型提供了一種用于磁記憶二維檢測的磁傳感器裝置,包括步進電機自動掃描系統(tǒng)、磁記憶二維檢測探頭和磁記憶二維檢測平臺，通過步進電機自動掃描系統(tǒng)對磁記憶二維檢測探頭進行定位及指定的勻速運動控制；對受載鐵磁構件表面法向分量Y和切向分量X的漏磁場數(shù)據(jù)實時采集；采用二維磁信號檢測平臺對采集到的數(shù)據(jù)進行實時傳輸、處理，實現(xiàn)以切向磁場分量X峰值和法向磁場分量Y的過零點來準確判斷應力集中部位，及以李薩如圖封閉區(qū)間大小來判斷應力集中程度。真正實現(xiàn)了磁記憶二維檢測，是磁記憶檢測的突破性進展。
【IPC分類】G01N27-83
【公開號】CN204302226
【申請?zhí)枴緾N201420807850
【發(fā)明人】張路根, 胡智, 劉偉成, 任吉林, 宋凱, 肖忠群, 鄭冬明, 湯新文, 張琦, 胡冀軒, 陳曦
【申請人】江西省鍋爐壓力容器檢驗檢測研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月19日