專利名稱：一種金屬損傷的可調節磁激勵陣列檢測方法與裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬材料裂紋、腐蝕坑等缺陷的快速定性、定量檢測評定方法和裝置，屬于金屬損傷的電磁無損檢測技術領域。
背景技術：
金屬構件的裂紋和腐蝕缺陷等是廣泛存在的影響工業設備疲勞和使用壽命的金屬損傷形態，開展對該類金屬損傷的檢測和評估，對于保證設備的安全運行，延長設備的使用壽命，具有重要的價值和意義。磁場檢測方法是在金屬材料中施加一定頻率的交變磁場，在金屬表面由于集膚效應會感應出均勻交變電流，并在金屬表面外空間產生交變磁場，若金屬表面存在裂紋等缺陷，由于電阻率的變化，勢必對電流分布產生影響，電流線在缺陷附近會產生偏轉，工件表面的磁場會發生畸變，通過測量這個磁場的變化，就能確定裂紋等缺陷的長度和深度。已知的利用交變磁場檢測金屬缺陷的方法大多利用幅值和方向恒定的磁場激勵源；在一些專利中(如“基于ACFM的正交雙U型智能可視化檢測陣列”申請號CN 101706474A ；專利“ACFM缺陷智能可視化檢測系統”申請號CN101701934A)，提出并實現了一種正交可旋轉磁場的產生裝置，對于提高實際被測物體上的隨機分布裂紋的檢測靈敏度具有顯著作用；然而，上述專利中主要研究了磁場方向的變化對于提高檢測靈敏度的作用， 而對于磁場強度值的變化對于檢測隨機分布裂紋的靈敏度則沒有提及。利用交變磁場檢測缺陷的靈敏度，除了和磁場方向有關外，還與磁場強度的大小以及磁場分布的均勻度有關；由于交變磁場強度的差異，會給檢測結果帶來很大誤差；而實際被測件的形狀是不規則的，磁場在旋轉激勵的過程中如果不考慮磁場強度的變化，很容易因磁場強度分布不均勻，使缺陷的磁化效果受影響而影響檢測效果。因此在前述工作基礎上，設計了一種磁場方向變化、幅值強弱可以調節的變激勵磁場，并提出了利用此激勵場和陣列式傳感器檢測金屬損傷的無損檢測方法。
發明內容
本發明的目的在于利用磁場檢測方法的基本原理，設計一種金屬損傷的無損檢測和評定方法及裝置，可以對被測試件進行快速更換，從而為快速方便地檢測試件損傷提供了技術可行性。本發明是通過以下技術方案實現的。激勵磁場采用了磁化方向隨時間均勻變化、幅值可以根據實際磁化效果進行調節的可變磁場激勵方式，以保證對實際情況下沿各個方向隨機分布的缺陷具有足夠的檢測靈敏度；磁場方向的變化通過采用兩路相位相差90度的激勵磁場合成來實現，磁場幅值的調節通過陣列式檢測線圈實現。陣列式檢測線圈用于檢測試件上的金屬損傷，同時也可以感應磁化場強度的變化。當檢測線圈位于缺陷區域時，輸出信號幅值一般存在較大幅度的躍變；當檢測線圈處于非缺陷區域時，輸出信號的幅值差別就反映了磁化場強度的差異。根據檢測線圈信號幅值的強弱，就可以調節激勵線圈的磁化電流，從而使試件上的磁化場得到調節，使磁化效果盡量均勻，提高對不同位置缺陷的檢測靈敏度。具體實現方法如下以
圖1中所示3X3陣列式傳感器為例，如圖2所示。首先按照橫向和縱向順序在相鄰線圈的讀數中取差值橫向，U12 = U1-U2 ；U23 = U2-U3 ；U45 = U4-U5 ；U56 = U5-U6 ；U78 = U7-U8 ； U89 = U8-U9 ；縱向，U14 = U1-U4 ；U47 = U4-U7 ；U25 = U2-U5 ；U58 = U5-U8 ；U36 = U3-U6 ；U69 = U6-U9設定缺陷判別閾值M，磁場不均勻判別閾值m(1)如果上述計算結果中某值大于M，則認為該結果由缺陷引起，不是由磁化場不均勻導致的；此時陣列線圈的功用是檢測缺陷，激勵磁場不需調節，直接輸出判別結果；(2)如果上述計算結果小于M，則做如下處理橫向
權利要求
1.一種適用于金屬材料損傷電磁無損檢測的可調節激勵場陣列檢測方法，包括可以改變磁化電流幅值和方向而改變磁場激勵方式，從而實現不同方位金屬損傷的高靈敏度檢測方法；以及利用陣列式檢測元件作為磁場檢測和反饋元件，從而實現磁場均勻磁化效果的方法等；其特征在于(1)采用了檢測缺陷用陣列式線圈作為磁場磁化效果的測量和信號反饋元件，利用檢測結果和激勵電壓的比較及時對被測試件的磁化效果進行調整，以保證在試件上得到較為均勻的磁化場；(2)提出了一種進行磁場調節的自適應判別方法，通過設置缺陷判別閾值和磁場均勻化閾值，可以有效區別檢測元件提取的信息，從而實現缺陷的判別和磁場的調節。
2.根據權利要求1所述的具有反饋和自適應功能的可調節磁場陣列檢測裝置，其特征在于(1)陣列式元件同時具有缺陷檢測和用于磁場調節的信息測量和反饋功能；(2)采用一種對稱式磁化結構，該結構由磁極底板、四個勵磁線圈和框架式極靴組成， 框架式極靴又有固定被測試件的作用，同時能夠快速方便地更換被測試件；(3)采用陣列式測試線圈作為反饋元件，通過采樣電路和比較判別算法，控制程控放大器倍數，調節磁場激勵電流，實現磁激勵場的調節。
全文摘要
本發明涉及一種金屬材料裂紋、腐蝕坑等缺陷的快速定性、定量檢測評定方法和裝置，屬于金屬損傷的電磁無損檢測技術領域。該方法采用陣列式接收線圈作為反饋元件，對被測試件表面的磁化狀態進行檢測，根據檢測結果對激勵線圈的勵磁電流進行調整，從而改善磁場磁化條件，增強試件上不同方位的缺陷檢測靈敏度；通過裝置上正交激勵磁場的設計，可以實現激勵磁場幅值和方向的變化。和傳統的磁激勵方式相比，可以較大程度地降低缺陷漏檢率，提高檢測結果可靠性，對于形狀較復雜試件的電磁無損檢測具有較強的實際應用價值。
文檔編號G01N27/82GK102495129SQ201110374398
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月23日 優先權日2011年11月23日
發明者于霞, 張衛民, 徐春廣, 邱勇, 陳成峰 申請人:北京理工大學