專利名稱：鐵磁性構件表面缺陷遠場磁場檢測方法與裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于磁性無損檢測方法與裝置，具體涉及一種鐵磁性構件表面缺陷遠場磁場檢測方法與裝置，它利用遠場磁場檢測鐵磁性構件表面缺陷。
背景技術：
目前對鐵磁性構件表面缺陷的檢測方法主要有磁粉檢測、渦流檢測、滲透檢測和漏磁檢測等。滲透檢測主要用于多孔性材料的檢測，磁粉檢測是利用勵磁磁場和缺陷相互作用的漏磁現(xiàn)象來檢測材料的表面或近表面缺陷，上述兩種檢測方法對缺陷的識別主要依賴檢測人員的肉眼，自動化程度低，受被檢表面附著物影響大，并且勞動強度大。渦流檢測是利用高頻電流在構件表面激勵出渦流場，缺陷影響到渦流場的變化，進而影響線圈阻抗的變化，從而實現(xiàn)表面缺陷的檢測。但渦流檢測方法用于鐵磁性材料檢測時，為減小磁導率變化對渦流場的影響，通常需用一強磁場將被檢區(qū)域磁化到飽和狀態(tài)，從而使檢測設備體積龐大、重量增加。在現(xiàn)有的漏磁檢測方法中，均需采用閉合磁路將構件磁化至飽和，然后在兩磁極之間形成一均勻磁化場，利用缺陷形成的漏磁場以實現(xiàn)構件表面缺陷的檢測，如專利申請?zhí)?5212309鋼管漏磁探傷機，專利申請?zhí)?1233127.9多通道便攜式漏磁材料缺陷檢測儀等。
綜上所述，現(xiàn)有的構件表面缺陷檢測方法中，滲透和磁粉勞動強度大，檢測結果受人為主觀因素影響較大，渦流和漏磁檢測設備體積龐大、笨重，從而限制了上述方法在某些場合的應用。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的上述不足，提供一種鐵磁性構件表面缺陷遠場磁場檢測方法，該方法避免了傳統(tǒng)漏磁檢測中需用閉合磁路將構件磁化到飽和而使得檢測設備體積龐大等缺點；本發(fā)明還提供了實現(xiàn)該方法的裝置。
本發(fā)明提供的鐵磁性構件表面缺陷遠場磁場檢測方法，其步驟包括(1)用直徑為D的圓柱永久磁鐵在距離被測構件表面2～5mm處產(chǎn)生一開放磁場，在距離永久磁鐵中心D/2～100mm處測量其磁感應強度；(2)利用磁傳感器將缺陷引起的磁感應強度的變化轉換為電壓的變化；(3)通過觀測電壓信號是否存在畸變，判斷構件表面有無缺陷。
實現(xiàn)上述檢測方法的裝置，其特征在于該裝置包括依次連接的檢測傳感器、信號處理電路、A/D轉換電路和數(shù)據(jù)處理器；其中，檢測傳感器用于缺陷引起磁場改變的獲取，并將其轉化為電壓信號，傳送給信號處理電路，信號處理電路對獲得的電壓信號進行放大、濾波處理，傳送給A/D轉換電路，A/D轉換電路將接收的模擬信號轉換成數(shù)字信號送入數(shù)據(jù)處理器進行處理，數(shù)據(jù)處理器對接收的數(shù)據(jù)進行處理，判斷數(shù)字電壓信號是否存在畸變，獲得構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件表面產(chǎn)生一開放磁場，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分布的變化，利用磁傳感器測量這一變化，從而獲得缺陷相關的信息。本發(fā)明不需要將構件磁化到飽和，可檢測出構件表面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)明檢測方法的原理示意圖；圖2為永久磁鐵在構件中產(chǎn)生的開放磁場分布圖；圖3為構件表面磁感應強度垂直分量測量曲線；圖4為本發(fā)明裝置的總體結構圖；
圖5為本發(fā)明裝置中檢測傳感器的一種具體實施方式
的結構圖；圖6為本發(fā)明裝置中檢測傳感器的另一種種具體實施方式
的結構圖；圖7為利用本發(fā)明檢測Φ1.4×1.4mm深盲孔的信號波形圖；圖8為利用本發(fā)明檢測0.5mm寬×0.5mm深刻槽信號波形圖。
具體實施例方式
本發(fā)明基于遠場磁場的鐵磁性構件表面檢測方法，包括以下步驟(1)用直徑為D的圓柱永久磁鐵在距離被測構件表面2～5mm處產(chǎn)生一開放磁場，在距離永久磁鐵中心D/2～100mm處測量其磁感應強度；(2)利用磁傳感器將缺陷引起的磁感應強度的變化轉換為電壓的變化；(3)通過觀測電壓信號是否存在畸變，判斷構件表面有無缺陷。
本發(fā)明檢測方法原理示意圖如圖1所示，圓柱磁鐵1與被測構件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，D/2mm≤L≤100mm。圓柱磁鐵1在垂直距離被測構件3表面2～5mm處產(chǎn)生一開放磁場，其磁場分布如圖2a圖所示，利用霍爾元件2水平放置測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的關系如圖3所示。當提離距離d增大時，輸出電壓的變化變得平緩，當L＜15mm時，輸出電壓隨L變化很大，若在此區(qū)域內存在盲孔、裂紋等缺陷，缺陷會影響被測構件3近表面的磁場分布，如圖2b圖所示，利用水平放置的霍爾元件2檢測磁通密度的變化并將其轉換為電壓輸出，即可獲得表征缺陷的信號。
如圖4所示，本發(fā)明檢測裝置包括依次連接的檢測傳感器4、信號處理電路5、A/D轉換電路6和數(shù)據(jù)處理器7。檢測傳感器4用于缺陷引起磁場改變的獲取，并將其轉化為電壓信號，傳送給信號處理電路5。信號處理電路5對獲得的電壓信號進行放大、濾波處理，傳送給A/D轉換電路6。A/D轉換電路6將接收的模擬信號轉換成數(shù)字信號送入數(shù)據(jù)處理器7進行處理。數(shù)據(jù)處理器7實現(xiàn)信號采集控制、信號顯示和數(shù)據(jù)存儲等功能，對接收的數(shù)據(jù)進行處理，判斷數(shù)字電壓信號是否存在畸變，獲得構件表面是否存在缺陷的信息。
檢測時，檢測傳感器4沿被測構件1周向或軸向掃描均可實現(xiàn)對被測構件的表面缺陷檢測。
圖5所示檢測傳感器4為90°旋轉剖視圖，該檢測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霍爾元件可以增大檢測傳感器4的檢測范圍。
圖6所示為利用該發(fā)明方法實現(xiàn)的另一種管內檢測傳感器結構圖，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個矩形槽內，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。霍爾元件2沿圓周布置8個可以增加管內周向檢測范圍。(檢測時，檢測傳感器沿管道軸向掃描檢測。)圖7為采用本發(fā)明裝置對平板上Φ1.4×1.4mm深盲孔來回7次檢測得到的7個缺陷信號波形。
圖8為采用本發(fā)明裝置對平板上0.5mm寬×0.5mm橫向刻槽來回6次檢測得到的6個缺陷信號波形。
權利要求
1.一種鐵磁性構件表面缺陷遠場磁場檢測方法，其步驟包括(1)用直徑為D的圓柱永久磁鐵在距離被測構件表面2～5mm處產(chǎn)生一開放磁場，在距離永久磁鐵中心D/2～100mm處測量其磁感應強度；(2)利用磁傳感器將缺陷引起的磁感應強度的變化轉換為電壓的變化；(3)通過觀測電壓信號是否存在畸變，判斷構件表面有無缺陷。
2.一種鐵磁性構件表面缺陷遠場磁場檢測裝置，其特征在于該裝置包括依次連接的檢測傳感器(4)、信號處理電路(5)、A/D轉換電路(6)和數(shù)據(jù)處理器(7)；其中，檢測傳感器(4)用于缺陷引起磁場改變的獲取，并將其轉化為電壓信號，傳送給信號處理電路(5)，信號處理電路(5)對獲得的電壓信號進行放大、濾波處理，傳送給A/D轉換電路(6)，A/D轉換電路(6)將接收的模擬信號轉換成數(shù)字信號送入數(shù)據(jù)處理器(7)進行處理，數(shù)據(jù)處理器(7)對接收的數(shù)據(jù)進行處理，判斷數(shù)字電壓信號是否存在畸變，獲得構件表面是否存在缺陷的信息。
3.根據(jù)權利要求2所述的檢測裝置，其特征在于檢測傳感器(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)權利要求2所述的檢測裝置，其特征在于檢測傳感器(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，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
鐵磁性構件表面缺陷遠場磁場檢測方法與裝置，涉及一種利用磁檢測方法對鐵磁性構件表面缺陷進行檢測得方法及設備。其方法是首先采用永久磁鐵在鐵磁性構件表面產(chǎn)生開放磁場，然后在永久磁鐵邊緣測量開放磁場變化。若在構件表面存在缺陷，在永久磁鐵與被測構件間形成的開放磁場會發(fā)生變化，從而實現(xiàn)構件表面缺陷檢測。其裝置包括依次連接的檢測傳感器、信號處理電路、A/D轉換電路和數(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檢測缺陷，可廣泛應用于鋼棒、鋼管、鋼板等構件的在線和在役檢測。
文檔編號G01N27/82GK1975406SQ200610125220
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月1日 優(yōu)先權日2006年12月1日
發(fā)明者武新軍, 謝三洋, 康宜華 申請人:華中科技大學