一種交流和直流漏磁技術(shù)相結(jié)合的檢測系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鐵磁性材料缺陷動態(tài)測試與檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種交流和直流漏磁技術(shù)相結(jié)合的檢測系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]直流漏磁檢測和交流漏磁檢測是使用較廣泛的檢測鐵磁性材料裂紋等缺陷的兩種技術(shù)。直流漏磁檢測的磁化場穿透能力強(qiáng)，能檢測到工件的內(nèi)部缺陷，但強(qiáng)大的磁場穿透能力使得勵磁裝置與工件之間存在較大的吸力，同時剩磁也較大。直流漏磁檢測信號中缺陷信號處在低頻頻段，而噪聲干擾大部分集中在高頻，在信號處理時通過低通濾波能將缺陷信號以包絡(luò)形式分離出來。另外，直流漏磁檢測裝置較大，成本也相對較高。交流漏磁檢測的磁化場存在集膚效應(yīng)，適合表面、亞表面等缺陷的檢測。交流漏磁檢測裝置輕便、價格便宜，同時檢測中勵磁裝置對工件的吸力小，退磁也容易。但是在高速條件下的檢測對采集速率要求相應(yīng)增高，采集卡的成本增加。交流漏磁的信號處理使用正交解調(diào)的方法提取出缺陷信號，處理后不僅可以濾除掉高頻噪聲信號，還能去除掉與缺陷信號頻率相近的低頻干擾信號，有效地提取出缺陷信號，達(dá)到比直流漏磁檢測技術(shù)抗干擾性更強(qiáng)的效果。
[0003]鐵路鋼軌因滾動疲勞引起的疲勞裂紋類缺陷是目前鋼軌傷損的主要形式。以往研宄中直流漏磁應(yīng)用在鋼軌裂紋檢測中較多，檢測設(shè)備也以直流漏磁檢測系統(tǒng)居多。但是直流漏磁技術(shù)由于吸力大和自身的速度效應(yīng)，在手推式條件和低速條件下檢測效果不理想，并且檢測信號隨著檢測速度增加而變好。而交流漏磁檢測的特點是吸力小，在手推式條件下和低速條件下檢測效果好，在高速條件下信號變差。
[0004]例如:中國專利CN201210032485.3公開了 “一種永磁與交流復(fù)合的漏磁檢測方法”，該專利方法采用單通道檢測，不能對缺陷信號成像顯示，其信號處理采用時頻變換法；是一種實現(xiàn)內(nèi)、外表面缺陷的分離檢測方式，未能對上述現(xiàn)有技術(shù)中直流檢測與交流檢測方法的缺陷進(jìn)行有效改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種交流和直流漏磁技術(shù)相結(jié)合的檢測系統(tǒng)及其方法，它能夠克服現(xiàn)有技術(shù)的直流漏磁檢測在手推式和低速條件下檢測信號不理想、交流漏磁在高速條件下檢測信號不佳的問題，可實現(xiàn)手推式、低速、高速各種巡檢速度條件下對鋼軌缺陷全面檢測，檢測效果好。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明所述的一種交流和直流漏磁技術(shù)相結(jié)合的檢測系統(tǒng)，包括激勵電源、磁化器、傳感器、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡、計算機(jī)處理系統(tǒng)，相互之間依次串行聯(lián)接，其中，所述的激勵電源給所述的磁化器提供激勵信號，磁化器對鐵磁性被測材料進(jìn)行磁化，磁化后的鐵磁性被測材料泄漏出來的漏磁信號被傳感器接收并轉(zhuǎn)化為電信號；此電信號經(jīng)過信號調(diào)理電路和數(shù)據(jù)采集卡輸入計算機(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行信號處理，最后根據(jù)處理后的信號判斷裂紋等缺陷參數(shù)，其特征在于:
[0008]所述的激勵電源包括交流激勵電源和直流激勵電源兩部分，分別在交流漏磁檢測和直流漏磁檢測時使用；所述的交流激勵電源由信號發(fā)生器和功率放大器組成，所述的直流激勵電源由蓄電池提供；通過巡檢速度分界閾值λ控制開關(guān)進(jìn)行切換和控制所述兩種激勵方式的通斷；
[0009]在進(jìn)行所述的直流漏磁檢測時，在所述的信號調(diào)理電路和數(shù)據(jù)采集卡之間串行聯(lián)接有一個濾波器電路。
[0010]進(jìn)一步地，所述傳感器為48路霍爾元件陣列，分為3組，每組16個，所述的3組傳感器分別對X、Y、Z三個方向的信號分量進(jìn)行檢測；所述的48路霍爾元件陣列結(jié)構(gòu)兩端設(shè)計成弧線形，正好覆蓋鋼軌軌面且與鋼軌兩端弧線一致。
[0011]進(jìn)一步地，所述的信號調(diào)理電路利用AD620芯片對96路信號分別進(jìn)行差分放大，同時對信號進(jìn)行調(diào)零標(biāo)定，其中的增益電阻與差分輸入端電壓由數(shù)字電位器控制。
[0012]進(jìn)一步地，所述的在直流漏磁檢測時使用的濾波器電路為低通濾波器，其濾波器板由96路單路濾波器排列組成；在交流漏磁檢測時利用計算機(jī)處理系統(tǒng)使用正交解調(diào)進(jìn)行軟件濾波。
[0013]本發(fā)明所述的一種交流和直流漏磁技術(shù)相結(jié)合的檢測方法，其特征在于:
[0014]在缺陷檢測巡檢速度小于設(shè)定的巡檢速度分界閾值λ時，采用交流漏磁檢測技術(shù)檢測，激勵電源的供電為交流激勵；其中包括速度在λ以下的手推式巡檢，均使用交流漏磁檢測技術(shù)；
[0015]在缺陷檢測巡檢速度大于或等于設(shè)定的巡檢速度分界閾值λ時，采用直流漏磁檢測技術(shù)檢測，激勵電源的供電為直流激勵；
[0016]在檢測信號處理時，交流漏磁檢測的信號處理使用正交解調(diào)技術(shù)；直流漏磁檢測的信號處理使用小波去噪技術(shù)；
[0017]所述的計算機(jī)處理系統(tǒng)提取各通道處理后的缺陷信號在軟件上三維成像顯示。
[0018]所述的設(shè)定巡檢速度分界閾值λ為1.5m/s ;在巡檢速度小于1.5m/s時，將激勵電源切換為交流激勵，使用交流漏磁技術(shù)檢測缺陷，包括巡檢速度低于lm/s的手推式巡檢也使用交流漏磁檢測技術(shù)；在巡檢速度大于等于1.5m/s時，將激勵電源切換為直流激勵，使用直流漏磁技術(shù)檢測材料缺陷。
[0019]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果是:
[0020]本發(fā)明融合了交流漏磁檢測和直流漏磁檢測的優(yōu)勢，將兩種技術(shù)結(jié)合起來研制可用于兩種檢測的系統(tǒng)。在巡檢速度小于1.5m/s時，將激勵電源切換為交流激勵，使用交流漏磁技術(shù)檢測鋼軌裂紋等缺陷，包括巡檢速度低于lm/s的手推式巡檢也使用交流漏磁檢測技術(shù)；在巡檢速度大于等于1.5m/s時，將激勵電源切換為直流激勵，使用直流漏磁技術(shù)檢測鋼軌裂紋等缺陷。將兩種技術(shù)結(jié)合，在不同巡檢速度下使用不同的檢測技術(shù)，此方法能夠克服直流漏磁在手推式和低速條件下檢測信號不理想，而交流漏磁在高速條件下檢測信號不佳的問題，實現(xiàn)手推式、低速、高速各種巡檢速度條件下的鋼軌缺陷全面檢測。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0022]圖2是本發(fā)明的傳感器的模擬俯視圖。
[0023]圖3是本發(fā)明的傳感器的模擬主視圖。
[0024]圖4是本發(fā)明的調(diào)理電路單通道原理圖。
[0025]圖5是本發(fā)明的濾波器電路單通道原理圖。
[0026]圖6是本發(fā)明方法的交流漏磁檢測信號正交解調(diào)過程框圖。
[0027]其中，I激勵電源，2磁化器，3傳感器，4信號調(diào)理電路，5濾波器電路，6數(shù)據(jù)采集卡，7計算機(jī)處理系統(tǒng)，31霍爾元件，32傳感器底板，33傳感器接口。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明的一種交流和直流漏磁技術(shù)相結(jié)合的檢測系統(tǒng)，包括激勵電源(1)、磁化器(2)、傳感器(3)、信號調(diào)理電路(4)、數(shù)據(jù)采集卡(6)、計算機(jī)處理系統(tǒng)(7)，相互之間依次串行聯(lián)接，其中，所述的激勵電源(I)給磁化器(2)提供激勵信號，磁化器(2)對鐵磁性被測材料(8)進(jìn)行磁化，磁化后的鐵磁性被測材料(8)泄漏出來的漏磁信號被傳感器(3)接收并轉(zhuǎn)化為電信號；此電信號經(jīng)過信號調(diào)理電路(4)和數(shù)據(jù)采集卡(6)輸入計算機(jī)處理系統(tǒng)(7)進(jìn)行信號處理，最后根據(jù)處理后的信號判斷裂紋等缺陷參數(shù)，其特征在于:
[0030]所述激勵電源(I)包括交流激勵電源和直流激勵電源兩部分，分別在交流漏磁檢測和直流漏磁檢測時使用；所述的交流激勵電源由信號發(fā)生器和功率放大器組成，所述的直流激勵電源由蓄電池提供；通過巡檢速度分界閾值λ控制開關(guān)切換和控制所述兩種激勵方式的通斷；
[0031]在進(jìn)行直流漏磁檢測時，在所述的信號調(diào)理電路(4)和數(shù)據(jù)采集卡(6)之間串行聯(lián)接有一個濾波器電路(5)。
[0032]如圖2、圖3所示，分別為本發(fā)明傳感器的模擬俯視圖、模擬主視圖。其中，31為霍爾元件，32為