基于脈沖渦流與巴克豪森的缺陷與應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)及無(wú)損檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為基于脈沖渦流的無(wú)損檢測(cè)和巴克豪森效應(yīng)的應(yīng)力檢測(cè)，因此涉及了無(wú)損檢測(cè)和力學(xué)領(lǐng)域。以及根據(jù)激勵(lì)信號(hào)實(shí)現(xiàn)渦流與巴克豪森信號(hào)分離，實(shí)現(xiàn)鐵磁性材料缺陷與應(yīng)力的檢測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002]板狀鐵磁性型材的需求量很大，生產(chǎn)過(guò)程繁瑣，對(duì)型材的質(zhì)量要求高，一旦型材存在缺陷或殘余應(yīng)力，將會(huì)對(duì)產(chǎn)品造成不良的影響。而對(duì)于型材表面缺陷及其應(yīng)力的檢測(cè)現(xiàn)在往往是通過(guò)線下檢測(cè)，這影響了生產(chǎn)效率同時(shí)增加了工作量。為了獲得完整的材料結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)和壽命估計(jì)的所需信息，除了需要對(duì)結(jié)構(gòu)中具有的缺陷進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估，另一個(gè)需要獲得的重要參數(shù)是結(jié)構(gòu)所受的應(yīng)力狀態(tài)以及微觀組織狀態(tài)可行的方法是用在線檢測(cè)方法，在線檢測(cè)是一種在符合生產(chǎn)節(jié)拍的條件下對(duì)所生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的技術(shù)。因此采用脈沖渦流與巴克豪森的缺陷與應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)及無(wú)損檢測(cè)方法能夠有效檢測(cè)鐵磁性材料的缺陷與應(yīng)力。根據(jù)脈沖信號(hào)的矩形波段與三角形波段，采用信號(hào)分離技術(shù)，將渦流信號(hào)與巴克豪森信號(hào)分離，實(shí)現(xiàn)鐵磁性材料的隱性缺陷和壽命評(píng)估。從而提高檢測(cè)的效率，而然線下人工檢，效率低，容易誤檢、漏檢；用其他的傳感器分別檢測(cè)繁瑣，有必要設(shè)計(jì)一套復(fù)合檢測(cè)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種基于脈沖渦流與巴克豪森的缺陷與應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)及無(wú)損檢測(cè)方法，可以同時(shí)檢測(cè)鐵磁性板狀型材的缺陷與應(yīng)力情況，為實(shí)現(xiàn)金屬型材的在線檢測(cè)提供基礎(chǔ)。達(dá)到對(duì)材料缺陷進(jìn)行定量和壽命評(píng)估。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]一種基于脈沖渦流與巴克豪森的缺陷與應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)及無(wú)損檢測(cè)方法包含信號(hào)發(fā)生器單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換、功率放大器、探頭激勵(lì)線圈、霍爾傳感器、信號(hào)放大電路、數(shù)據(jù)采集卡以及計(jì)算機(jī)；其中信號(hào)發(fā)生器單片機(jī)通過(guò)程序控制產(chǎn)生數(shù)字激勵(lì)信號(hào)，數(shù)字激勵(lì)信號(hào)為矩形波與三角形波的低頻混合信號(hào)，信號(hào)前半段為矩形波而后半段為三角波，激勵(lì)信號(hào)的頻率可以通過(guò)改變單片機(jī)程序的參數(shù)而改變，因此通過(guò)程序的變動(dòng)得到激勵(lì)信號(hào)所需要的頻率，單片機(jī)產(chǎn)生數(shù)字激勵(lì)信號(hào)通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字激勵(lì)信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電壓激勵(lì)信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端分為兩路，其中一路輸出連接功率放大器的輸入端，功率放器的輸出連接繞制在鐵氧體上的激勵(lì)線圈，霍爾傳感器置于激勵(lì)線圈中間，霍爾傳感器與激勵(lì)線圈和鐵氧體組成探頭置于被測(cè)試件上，霍爾傳感器的輸出經(jīng)信號(hào)經(jīng)過(guò)放大電路連接數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出端的另一路輸出直接連接數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的輸出端連接計(jì)算機(jī)。
[0006]本發(fā)明同時(shí)提供了一種基于脈沖渦流與巴克豪森的缺陷與應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)及無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在于包括如下步驟:
[0007](a)信號(hào)發(fā)生器(I)由單片機(jī)電路組成，單片機(jī)通過(guò)程序控制產(chǎn)生數(shù)字激勵(lì)信號(hào)，數(shù)字激勵(lì)信號(hào)為矩形波與三角形波的低頻混合信號(hào)，激勵(lì)信號(hào)的頻率可以通過(guò)改變單片機(jī)程序的參數(shù)而改變，因此通過(guò)程序的變動(dòng)得到激勵(lì)信號(hào)所需要的頻率，單片機(jī)產(chǎn)生數(shù)字激勵(lì)信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換(2)處理后由數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M電壓信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)功率放大器
(3)進(jìn)行功率放大處理后對(duì)激勵(lì)線圈(4)進(jìn)行激勵(lì)；
[0008](b)所述激勵(lì)信號(hào)為矩形波與三角形波的低頻混合信號(hào)，激勵(lì)信號(hào)的頻率可以通過(guò)改變單片機(jī)程序的參數(shù)而改變。
[0009](c)在矩形波段，激勵(lì)線圈(4)中產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，被檢測(cè)區(qū)域產(chǎn)生感應(yīng)渦流，所述渦流隨著深度的增加衰減；所述渦流產(chǎn)生一個(gè)反作用的磁場(chǎng)，當(dāng)檢測(cè)區(qū)域存在缺陷時(shí)，通過(guò)霍爾傳感器(5)檢測(cè)被測(cè)試試件中缺陷處漏出的磁場(chǎng)，得到缺陷信息；該信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)放大電路(6)調(diào)理，調(diào)理后的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡(7)進(jìn)入計(jì)算機(jī)(8);
[0010](d)在三角形波段，激勵(lì)線圈(4)中產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，被檢測(cè)區(qū)域產(chǎn)生巴克豪森效應(yīng)，通過(guò)霍爾傳感器(5)檢測(cè)區(qū)域的磁場(chǎng)變化，得到被測(cè)試件所受應(yīng)力的變化信息；該信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)放大電路(6)調(diào)理，調(diào)理后的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡(7)進(jìn)入計(jì)算機(jī)(8);
[0011](e)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(2)輸出端另有一路激勵(lì)信號(hào)直接經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集卡(7)進(jìn)入計(jì)算機(jī)(8)，該路激勵(lì)信號(hào)為從霍爾傳感器(5)進(jìn)入計(jì)算機(jī)(8)的信號(hào)提供信號(hào)分段標(biāo)準(zhǔn)，即得到渦流信號(hào)與巴克豪森信號(hào)；
[0012](f)計(jì)算機(jī)(8)處理分段信號(hào)，對(duì)渦流信號(hào)與巴克豪森信號(hào)分別進(jìn)行信號(hào)特征提取；
[0013](g)計(jì)算機(jī)(8)根據(jù)信號(hào)特征提取結(jié)果，對(duì)試件所處的缺陷與應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)是:
[0015]一、本發(fā)明有比較完整的電路，包括激勵(lì)信號(hào)發(fā)生和對(duì)檢測(cè)信號(hào)的處理分析部分，激勵(lì)信號(hào)為矩形波與三角波的混合信號(hào)，單片機(jī)產(chǎn)生混合信號(hào)比較簡(jiǎn)單有效，電路簡(jiǎn)單、檢測(cè)方法可靠。
[0016]二、本發(fā)明將傳感器探頭垂直安裝于鐵磁性板狀型材上方，實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸檢測(cè)，通過(guò)對(duì)檢測(cè)信號(hào)的處理分析，實(shí)現(xiàn)缺陷與應(yīng)力的復(fù)合檢測(cè)。
[0017]三、本發(fā)明采用的探頭安裝方式簡(jiǎn)單，同時(shí)不受型材表面缺陷以致的形狀影響。
[0018]四、本發(fā)明提出了對(duì)鐵磁性板狀型材缺陷與應(yīng)力檢測(cè)系統(tǒng)與無(wú)損檢測(cè)方法，有助于實(shí)現(xiàn)型材的在線檢測(cè)和自動(dòng)化生產(chǎn)。
[0019]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:
[0020]本發(fā)明針對(duì)鐵磁性材料，利用激勵(lì)信號(hào)的特點(diǎn)，即矩形波段與三角波段的混合信號(hào)，融合了脈沖渦流檢測(cè)技術(shù)與巴克豪森效應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，將渦流效應(yīng)與巴克豪森效應(yīng)相結(jié)合，通過(guò)激勵(lì)信號(hào)的兩個(gè)不同階段，將渦流信號(hào)與巴克豪森信號(hào)分離，因而應(yīng)用本發(fā)明不僅可以檢測(cè)到鐵磁性材料缺陷的情況，還可以檢測(cè)材料的應(yīng)力狀態(tài)。因此該系統(tǒng)可以定量檢測(cè)出材料結(jié)構(gòu)不同缺陷，同時(shí)可以檢測(cè)出材料的應(yīng)力及殘余應(yīng)力，對(duì)材料的壽命評(píng)估。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ] 圖1是信合處理分析示意圖。
[0022]圖2是激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器示意圖。
[0023]圖3是功率放大電路示意圖。
[0024]圖4是傳感器探頭示意圖。
[0025]圖5是信號(hào)放大電路示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明的無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)包括包含信號(hào)發(fā)生器單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換、功率放大器、探頭激勵(lì)線圈、霍爾傳感器、信號(hào)放大電路、數(shù)據(jù)采集卡以及計(jì)算機(jī)；其中信號(hào)發(fā)生器單片機(jī)通過(guò)程序控制產(chǎn)生數(shù)字激勵(lì)信號(hào)，數(shù)字激勵(lì)信號(hào)為矩形波與三角形波的低頻混合信號(hào)，激勵(lì)信號(hào)的頻率可以通過(guò)改變單片機(jī)程序的參數(shù)而改變，因此通過(guò)程序的變動(dòng)得到激勵(lì)信號(hào)所需要的頻率，單片機(jī)產(chǎn)生數(shù)字激勵(lì)信號(hào)通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電壓激勵(lì)信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端分為兩路，其中一路輸出連接功率放大器的輸入端，功率放器的輸出連接繞制在鐵氧體上的激勵(lì)線圈，霍爾傳感器置于激勵(lì)線圈中間，霍爾傳感器與激勵(lì)線圈和鐵氧體組成探頭置于被測(cè)試件上，霍爾傳感器的輸出經(jīng)信號(hào)經(jīng)過(guò)放大電路連接數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出端的另一路輸出直接連接數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的輸出端連接計(jì)算機(jī)。利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力實(shí)現(xiàn)缺陷信號(hào)與應(yīng)力信號(hào)的分離，達(dá)到對(duì)鐵磁性材料的隱性缺陷和壽命評(píng)估的目的。
[0028]本系統(tǒng)的具體工作過(guò)程為:
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