專利名稱：一種永磁與脈沖渦流復(fù)合的漏磁檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出了一種漏磁檢測方法，特別是一種永磁與脈沖渦流復(fù)合的漏磁檢測方法，實(shí)現(xiàn)鐵磁材料表面缺陷的發(fā)現(xiàn)和內(nèi)、外表面缺陷的識別，屬于無損檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無損檢測方法越來越多，適用于不同的檢測場合，但是最常用的還是射線檢測、渦流檢測、漏磁檢測、超聲檢測和滲透檢測這五大常規(guī)檢測技術(shù)。作為五大常規(guī)無損檢測技術(shù)之一，漏磁檢測技術(shù)被廣泛應(yīng)用于鐵磁性材料的檢測。與其它無損檢測方法相比，它具有非接觸、易實(shí)現(xiàn)、信號穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。直流漏磁檢測采用直流信號或永磁體進(jìn)行勵磁，是漏磁檢測技術(shù)中較為成熟的檢測方法，其漏磁信號強(qiáng)，檢測結(jié)果可靠，最大的缺點(diǎn)是不能區(qū)分內(nèi)、外表面的缺陷。交流勵磁漏磁檢測技術(shù)采用交流信號進(jìn)行勵磁，對表面缺陷非常靈敏，缺點(diǎn)是頻率單一，并且由于趨膚效應(yīng)，其滲透深度很有限，只能檢測表面和近表面缺陷。利用漏磁檢測方法區(qū)分缺陷是位于鐵磁材料內(nèi)表面還是外表面一直是漏磁檢測領(lǐng)域的技術(shù)難題，國內(nèi)外的研究也比較鮮見。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)，提出一種永磁和脈沖渦流復(fù)合的漏磁檢測方法。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種復(fù)合的漏磁檢測方法，其特征在于:包括如下步驟:I)對待測鐵磁材料施加永磁勵磁磁場，使得待測鐵磁材料內(nèi)表面的被測區(qū)域磁化至局部飽和狀態(tài)，檢測該被測區(qū)域是否產(chǎn)生漏磁場；若是，則進(jìn)入步驟3);若否，則進(jìn)入步驟
2)；2)移動永磁勵磁磁場，改變被測區(qū)域,而后重復(fù)步驟I);3)檢測該漏磁場強(qiáng)度是否小于預(yù)設(shè)閥值B1，若是，則重復(fù)步驟I);若否，則進(jìn)入步驟4)；4)對待測鐵磁材料再施加脈沖磁場使其內(nèi)表面被測區(qū)域產(chǎn)生脈沖渦流，退出局部飽和磁化，檢測此時該漏磁場的脈動值是否大于預(yù)設(shè)脈動閥值B2，若是，則說明缺陷位于待測鐵磁材料被測區(qū)域的內(nèi)表面；若否，則缺陷位于待測鐵磁材料被測區(qū)域的外表面；5)重復(fù)步驟2)，直至待測鐵磁材料內(nèi)表面全部檢測完畢。進(jìn)一步的，在步驟I)中，通過可移動的檢測探頭對待測鐵磁材料施加永磁勵磁磁場，該檢測探頭包括U型磁軛、激勵線圈、永磁體和檢測元件，激勵線圈纏繞于U型磁軛的中間段，永磁體位于U型磁軛的兩端。進(jìn)一步的，在步驟I)中，將檢測探頭至于待測鐵磁材料的內(nèi)表面使得檢測探頭下方的被測區(qū)域被磁化至局部飽和狀態(tài)。進(jìn)一步的，所述檢測元件采用磁敏感傳感器。
進(jìn)一步的，在步驟3)中，將檢測元件按設(shè)定的提離值檢測被測區(qū)域漏磁場強(qiáng)度，該提離值為0.5mm-5mm。進(jìn)一步的，在步驟4)中，對激勵線圈施加反向窄脈沖信號，使激勵線圈產(chǎn)生脈沖磁場，同時，U型磁軛兩極下方的待測鐵磁材料內(nèi)表面被測區(qū)域?qū)a(chǎn)生脈沖渦流。進(jìn)一步的，所述反向窄脈沖寬度T應(yīng)滿足待測鐵磁材料的檢測深度要求，通過如下公式計(jì)算脈沖寬度:T= 31 μ O δ 2式中δ為檢測深度；Τ為反向窄脈沖的脈沖寬度；μ為鐵磁材料的磁導(dǎo)率；σ為鐵磁材料的電導(dǎo)率。進(jìn)一步的，在步驟4)中，所述漏磁場的脈動值的信號處理方法為:a)利用數(shù)據(jù)采集電路和濾波放大電路對漏磁場信號進(jìn)行采樣和調(diào)理；b)對脈沖渦流漏磁場進(jìn)行瞬態(tài)分析，求出在反向窄脈沖作用時間內(nèi)漏磁場強(qiáng)度的脈動值由上述對本發(fā)明的描述可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:(I)本發(fā)明在識別內(nèi)、外表面缺陷時，提取的是漏磁場強(qiáng)度的脈動值，無需帶通濾波器結(jié)構(gòu)來分離漏磁場信號，硬件結(jié)構(gòu)和信號處理過程更簡單。(2)本發(fā)明利用反向窄脈沖信號反向削弱永磁場強(qiáng)度，可使內(nèi)表面退出局部飽和狀態(tài)，能獲得更大的漏磁場脈動，區(qū)分信號比較顯著，提高了信噪比和測量精度。(3)本發(fā)明只在發(fā)現(xiàn)鐵磁材料表面存在缺陷的情況下才進(jìn)行反向窄脈沖勵磁，而不是連續(xù)的交直流勵磁，因而大大節(jié)省了檢測系統(tǒng)的耗能。本發(fā)明提出的一種永磁與脈沖渦流復(fù)合的漏磁檢測方法，具有測量方便快捷、非接觸式、測量精度高、耗能小等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于鋼管、罐體、鋼板等的檢測，具有廣泛的市場前景。


圖1為永磁與脈沖渦流復(fù)合的漏磁檢測原理圖；圖2為在永磁磁化場作用下,待測鐵磁材料內(nèi)、夕卜表面缺陷的磁場分布圖；圖3為在永磁與脈沖渦流復(fù)合的磁化場作用下，待測鐵磁材料內(nèi)、外表面缺陷的漏磁場瞬態(tài)分析圖。
具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。參照圖1，本發(fā)明的一種永磁與脈沖渦流復(fù)合的漏磁檢測方法，采用的檢測探頭主要由U型磁軛1、激勵線圈2、永磁體3、極靴4、檢測元件5組成。激勵線圈2繞于U型磁軛I的中間段。永磁體3固定于U型磁軛I的兩端。極靴4固定于永磁體3下方,并以一定的提離值H1置于待測鐵磁材料6上方。檢測元件5固定于U型磁軛的兩磁極中間，并以一定的提離值H2置于待測鐵磁材料6上方。檢測元件5采用磁敏感傳感器，可以使霍爾元件。本發(fā)明提出的檢測方法在永磁勵磁方式下發(fā)現(xiàn)缺陷，即實(shí)現(xiàn)缺陷的定位，而在反向窄脈沖信號進(jìn)行復(fù)合勵磁方式下實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外表面缺陷的識別。如圖2所示，永磁磁化場將待測鐵磁材料6磁化至飽和狀態(tài)時，內(nèi)、外表面缺陷都能產(chǎn)生漏磁信號，且都能被置于內(nèi)表面上方的檢測元件5檢測到。由于“趨膚效應(yīng)”，脈沖渦流磁化場的滲透深度有限，因而脈沖渦流磁場只在鐵磁材料內(nèi)表面分布。如圖3所示，由內(nèi)、外表面缺陷產(chǎn)生的漏磁場的瞬態(tài)分析可知，內(nèi)表面缺陷的漏磁場脈動值比設(shè)定的閾值大，而外表面缺陷幾乎不影響內(nèi)表面上方的漏磁場。具體的，本發(fā)明提出的一種永磁與脈沖渦流復(fù)合的漏磁檢測方法，其主要檢測步驟如下:I)按照圖1所示，將檢測探頭置于待測鐵磁材料6的內(nèi)表面，探頭下方的被測區(qū)域在檢測探頭內(nèi)置的永磁體3作用下被磁化至局部飽和狀態(tài)。2)移動檢測探頭對待測鐵磁材料進(jìn)行掃描檢測。如圖2所示，此時若被測區(qū)域存在缺陷，缺陷位置7的內(nèi)表面上方將產(chǎn)生漏磁場。檢測元件5按設(shè)定的提離值20.5mm 5_檢測漏磁場強(qiáng)度。對檢測元件5輸出的檢測信號進(jìn)行處理后與設(shè)定的強(qiáng)度閾值B1比較。若檢測信號強(qiáng)度小于設(shè)定的強(qiáng)度閾值B1，則說明待測鐵磁材料6被測區(qū)域不存在缺陷，繼續(xù)重復(fù)步驟2)的檢測；反之，則說明被測區(qū)域存在缺陷，進(jìn)行下一步驟。3)對激勵線圈2施加反向窄脈沖信號,對激勵線圈施加反向窄脈沖信號,使激勵線圈產(chǎn)生脈沖磁場，同時U型磁軛I兩極下方的待測鐵磁材料6內(nèi)表面將產(chǎn)生脈沖渦流。在反向脈沖渦流磁場的作用下，待測鐵磁材料的內(nèi)表面磁場迅速減弱，退出局部飽和磁化狀態(tài)。由于渦流的趨膚效應(yīng)，脈沖渦流磁場將趨近于鐵磁材料的內(nèi)表面分布，因而內(nèi)表面缺陷比外表面缺陷引起的漏磁場脈動更加顯著。(如圖3所示)。反向窄脈沖的脈沖寬度T應(yīng)滿足待測部件的檢測深度要求，可由如下公式計(jì)算脈沖寬度:
權(quán)利要求
1.一種永磁與脈沖渦流復(fù)合的漏磁檢測方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)對待測鐵磁材料施加永磁勵磁磁場，使得待測鐵磁材料內(nèi)表面的被測區(qū)域磁化至局部飽和狀態(tài)，檢測該被測區(qū)域是否產(chǎn)生漏磁場；若是，則進(jìn)入步驟3);若否，則進(jìn)入步驟2); 2)移動永磁勵磁磁場，改變被測區(qū)域，而后重復(fù)步驟I)； 3)檢測該漏磁場強(qiáng)度是否小于預(yù)設(shè)閥值B1，若是，則重復(fù)步驟I);若否，則進(jìn)入步驟4); 4)對待測鐵磁材料再施加脈沖磁場使其內(nèi)表面被測區(qū)域產(chǎn)生脈沖渦流，退出局部飽和磁化，檢測此時該漏磁場的脈動值是否大于預(yù)設(shè)脈動閥值B2，若是，則說明缺陷位于待測鐵磁材料被測區(qū)域的內(nèi)表面；若否，則缺陷位于待測鐵磁材料被測區(qū)域的外表面； 5)重復(fù)步驟2)，直至待測鐵磁材料內(nèi)表面全部檢測完畢。
2.如權(quán)利要求1所述的一種永磁與脈沖渦流復(fù)合的漏磁檢測方法，其特征在于:在步驟I)中，通過可移動的檢測探頭對待測鐵磁材料施加永磁勵磁磁場，該檢測探頭包括U型磁軛、激勵線圈、永磁體和檢測元件，激勵線圈纏繞于U型磁軛的中間段，永磁體位于U型磁軛的兩端。
3.如權(quán)利要求2所述的一種永磁與脈沖渦流復(fù)合的漏磁檢測方法，其特征在于:在步驟I)中，將檢測探頭至于待測鐵磁材料的內(nèi)表面使得檢測探頭下方的被測區(qū)域被磁化至局部飽和狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求2所述的一種永磁與脈沖渦流復(fù)合的漏磁檢測方法，其特征在于:所述檢測元件采用磁敏感傳感器。
5.如權(quán)利要求4所述的一種永磁與脈沖渦流復(fù)合的漏磁檢測方法，其特征在于:在步驟3)中，將檢測元件按設(shè)定的提離值檢測被測區(qū)域漏磁場強(qiáng)度，該提離值為0.5_-5_。
6.如權(quán)利要求2所述的一種永磁與脈沖渦流復(fù)合的漏磁檢測方法，其特征在于:在步驟4)中，對激勵線圈施加反向窄脈沖信號，使激勵線圈產(chǎn)生脈沖磁場，同時，U型磁軛兩極下方的待測鐵磁材料內(nèi)表面被測區(qū)域?qū)a(chǎn)生脈沖渦流。
7.如權(quán)利要求6所述的一種永磁與脈沖渦流復(fù)合的漏磁檢測方法，其特征在于:所述反向窄脈沖寬度T應(yīng)滿足待測鐵磁材料的檢測深度要求，通過如下公式計(jì)算脈沖寬度: T= μ ο δ 2 式中δ為檢測深度；Τ為反向窄脈沖的脈沖寬度；μ為鐵磁材料的磁導(dǎo)率；σ為鐵磁材料的電導(dǎo)率。
8.如權(quán)利要求1所述的一種永磁與脈沖渦流復(fù)合的漏磁檢測方法，其特征在于:在步驟4)中，所述漏磁場的脈動值的信號處理方法為: a)利用數(shù)據(jù)采集電路和濾波放大電路對漏磁場信號進(jìn)行采樣和調(diào)理； b)對脈沖渦流漏磁場進(jìn)行瞬態(tài)分析，求出在反向窄脈沖作用時間內(nèi)漏磁場強(qiáng)度的脈動值。
全文摘要
一種永磁與脈沖渦流復(fù)合的漏磁檢測方法，能夠有效的識別內(nèi)、外表面缺陷，屬于無損檢測領(lǐng)域。將通過永磁體的作用下將待測鐵磁材料磁化至局部飽和狀態(tài)，若檢測到的漏磁信號大于設(shè)定的強(qiáng)度閾值B1，則說明鐵磁材料存在缺陷。此時再對激勵線圈施加反向窄脈沖信號，使激勵線圈產(chǎn)生脈沖磁場，同時U型磁軛兩極下方的鐵磁材料內(nèi)表面將產(chǎn)生脈沖渦流。此時若檢測到的漏磁場強(qiáng)度脈動值大于設(shè)定的脈動閾值B2，則說明缺陷位于鐵磁材料的內(nèi)表面；反之，則說明缺陷位于鐵磁材料的外表面。本發(fā)明硬件結(jié)構(gòu)簡單，耗能較小，信號處理方便快捷。
文檔編號G01N27/90GK103175891SQ20131006897
公開日2013年6月26日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者吳德會, 張忠遠(yuǎn), 柳振涼, 夏曉昊 申請人:廈門大學(xué)