基于復(fù)合式u型脈沖電磁傳感器的無損檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通過對常規(guī)檢測探頭進(jìn)行改進(jìn)，在脈沖電磁檢測方法中實現(xiàn)對缺陷損傷檢測方式的多樣化，該發(fā)明涉及了無損檢測及測試技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]脈沖漏磁檢測技術(shù)(PMFL)，是一種新型的電磁無損檢測技術(shù)，有效集成了漏磁檢測和脈沖渦流檢測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，能對鐵磁性材料進(jìn)行無損檢測。對于鐵磁性構(gòu)件的脈沖漏磁無損檢測而言，脈沖漏磁的激勵電壓(流)為一個脈沖，通常為具有一定占空比的矩形波，施加在探頭上的勵磁矩形波所產(chǎn)生的脈沖磁場對被測試件進(jìn)行局部磁化，在被測試件中的不連續(xù)處有脈沖漏磁場“泄漏”，置于被測試件上的檢測傳感器上就會感應(yīng)出隨時間變化的電壓即漏磁瞬態(tài)信號，由于脈沖信號豐富的頻率成分以及很寬的頻譜，能使激勵磁場滲透到被測試件的不同深度，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)件的無損檢測中。脈沖激勵按電平狀態(tài)可分為低電平、脈沖上升沿與高電平三個階段，脈沖中高、低電平可以對應(yīng)為直流激勵，從而在鐵磁性構(gòu)件中產(chǎn)生漏磁場;而脈沖上升沿可以對應(yīng)交流激勵，從而在鐵磁性構(gòu)件中產(chǎn)生脈沖渦流，因此鐵磁性構(gòu)件的脈沖漏磁無損檢測方法被認(rèn)為結(jié)合了脈沖渦流檢測與漏磁檢測的特點(diǎn)，和傳統(tǒng)的渦流檢測與漏磁檢測相比，豐富了檢測信號中包含的缺陷信息，在鐵磁性構(gòu)件缺陷的定量評估方面體現(xiàn)出了潛在優(yōu)勢。作為檢測系統(tǒng)的觸發(fā)端，檢測探頭結(jié)構(gòu)形式和檢測方式對檢測效果起著至關(guān)重要的作用，因此，必須設(shè)計出具有足夠的檢測精度的傳感器探頭。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要是關(guān)于鐵磁性構(gòu)件無損檢測方法的一項技術(shù)，針對檢測效果單一且無法實現(xiàn)定量檢測的問題，提出采用差分式和定點(diǎn)式相結(jié)合的復(fù)合式U型傳感器檢測探頭，設(shè)計置有3個Hall傳感器的PCB，處于PCB中間位置的Hall傳感器構(gòu)成定點(diǎn)式檢測元件，用于鐵磁性構(gòu)件缺陷損傷部位的位置檢測，處于PCB兩端并關(guān)于PCB中心線對稱的Hall傳感器構(gòu)成差分式檢測元件，用于定量分析缺陷部位的深度大小。針對U型磁軛在激勵線圈的作用下會與鐵磁性試件之間產(chǎn)生較強(qiáng)的引力，設(shè)計帶有滾輪的支架結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對試件上不同位置的缺陷進(jìn)行可移動式檢測，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損檢測方法，主要包括以下方面:
[0005](I)搭建檢測系統(tǒng)的實驗平臺，將U型探頭(2)上激勵線圈(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Hall傳感器(8，10)，關(guān)于PCB中心線對稱，形成差分式檢測探頭。
[0007](3)PCB板(3)的中間位置布置一個Hall傳感器(9)，形成定點(diǎn)式檢測探頭。
[0008](4)根據(jù)U型探頭(2)的尺寸大小設(shè)計合適的H型支架結(jié)構(gòu)(4)，在支架的兩腳下安裝滾輪(5)，實現(xiàn)可移動式檢測方式。
[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。
[0010](6)調(diào)節(jié)信號發(fā)生器來產(chǎn)生激勵信號，信號放大電路對信號進(jìn)行放大。
[0011](7)示波器顯示輸出信號，采集卡將輸出數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機(jī)，并處理信號。
[0012]所述的檢測方法檢測缺陷的步驟如下:在U型磁軛(2)的中心部位繞制激勵線圈(I)，激勵線圈(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檢測元件(8，10)和定點(diǎn)式Hall檢測元件(9)，帶有滾輪(5)的支架⑷上卡槽安置U型傳感器(2)，支架
(4)的下卡槽安在被測試件(6)上，并與被測試件(6)之間留有間隙，使傳感器方便移動；當(dāng)U型探頭(2)在試件(6)表面進(jìn)行檢測時，PCB(3)上的定點(diǎn)傳感器(9)用于檢測缺陷(7)在試件
(6)上的位置，連接差分式傳感器(8，10)，通過與試件垂直方向的磁場信號可以實現(xiàn)缺陷部位(7)深度大小的定量檢測，傳感器輸出結(jié)果通過放大、濾波、去噪等處理，在示波器上顯示采集信號的波形，最后通過數(shù)據(jù)采集卡將采集的信號輸入計算機(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)明的檢測元件Hal I元件(8_10)排布在同一塊PCB板(3)上，兩個Hal I元件(8，10)組合成差分式檢測方式，置于U型磁軛(2)腳的兩端;另一個Hall元件(9)組成定點(diǎn)式檢測方式，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，實現(xiàn)可移動式檢測分析。
[0016](3)本發(fā)明采用復(fù)合式U型檢測傳感器，對鐵磁性材料的漏磁信號分析更加精確。
[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。
【附圖說明】
:
[0018]圖1為脈沖漏磁檢測系統(tǒng)流程圖
[0019]圖2為PCB板結(jié)構(gòu)設(shè)計圖
【具體實施方式】
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[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0021]搭建如圖1所示的實驗平臺，設(shè)計如圖2所示的PCB板。在U型磁軛(2)上繞制激勵線圈(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發(fā)生器，產(chǎn)生信號可調(diào)的脈沖方波，通過功率放大器將微弱的脈沖信號進(jìn)行放大，放大后的激勵信號輸入到U型傳感器(2)的激勵線圈(I)。在進(jìn)行缺陷檢測時，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，因此可以檢測缺陷部位(7)與試件垂直方向上的漏磁信號。U型傳感器(2)在被測試件上水平移動檢測時，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)移動到檢測到的缺陷部位，對缺陷部位(7)進(jìn)行差分檢測，能將缺陷部位(7)的深度定量。后續(xù)的信號進(jìn)入信號調(diào)理電路，數(shù)據(jù)采集卡將調(diào)理后的信號進(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)選實施方式，本發(fā)明不限于以上實施例。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】
1.一種基于復(fù)合式U型脈沖電磁傳感器的無損檢測方法，其特征在于: 包括了激勵線圈(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損檢測方法，其特征在于:本發(fā)明設(shè)計的是U型檢測探頭，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強(qiáng)度，有利于對缺陷部位漏磁信號的檢測。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損檢測方法，其特征在于:本發(fā)明把PCB作為霍爾(Hall)傳感器的載體，實現(xiàn)定點(diǎn)式檢測和差分式檢測，提高了檢測的精度。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損檢測方法，其特征在于:本發(fā)明設(shè)計的帶有滾輪的支架結(jié)構(gòu)，克服了傳感器與被測試件之間的摩擦阻力和磁性引力，實現(xiàn)可移動式檢測。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損檢測方法，其特征在于:本發(fā)明采用兩種檢測方式分別來獲取缺陷的位置和缺陷深度的大小，實現(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損檢測方法，將定點(diǎn)式檢測探頭和差分式檢測探頭相結(jié)合，Hall傳感器在PCB上對稱性布置，使得傳感器輸出差分式檢測結(jié)果，設(shè)計帶有滾輪的支架結(jié)構(gòu)，使得傳感器可以進(jìn)行動態(tài)檢測，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，實現(xiàn)對缺陷損傷部位的位置檢測和檢測結(jié)果的定量分析。本發(fā)明解決了常規(guī)檢測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)主要包括了信號發(fā)生器、功率放大器、Hall傳感器、低通濾波器、信號調(diào)理模塊、信號采集模塊和U型激勵線圈檢測探頭等部分。
【IPC分類】G01N27/82
【公開號】CN105527339
【申請?zhí)枴緾N201610115156
【發(fā)明人】周德強(qiáng), 潘萌, 王俊, 常祥, 趙健, 杜陽, 安偉
【申請人】江南大學(xué)
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2016年3月1日