專利名稱：一種永磁與脈沖渦流復合的漏磁檢測方法
技術領域：
本發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合的漏磁檢測方法，實現鐵磁材料表面缺陷的發現和內、外表面缺陷的識別，屬于無損檢測技術領域。
背景技術：
隨著科學技術的發展，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檢測技術。作為五大常規無損檢測技術之一，漏磁檢測技術被廣泛應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、易實現、信號穩定等優點。直流漏磁檢測采用直流信號或永磁體進行勵磁，是漏磁檢測技術中較為成熟的檢測方法，其漏磁信號強，檢測結果可靠，最大的缺點是不能區分內、外表面的缺陷。交流勵磁漏磁檢測技術采用交流信號進行勵磁，對表面缺陷非常靈敏，缺點是頻率單一，并且由于趨膚效應，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分缺陷是位于鐵磁材料內表面還是外表面一直是漏磁檢測領域的技術難題，國內外的研究也比較鮮見。
發明內容
本發明的主要目的在于克服現有技術中的上述缺點，提出一種永磁和脈沖渦流復合的漏磁檢測方法。本發明采用如下技術方案:一種復合的漏磁檢測方法，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表面的被測區域磁化至局部飽和狀態，檢測該被測區域是否產生漏磁場；若是，則進入步驟3);若否，則進入步驟
2)；2)移動永磁勵磁磁場，改變被測區域,而后重復步驟I);3)檢測該漏磁場強度是否小于預設閥值B1，若是，則重復步驟I);若否，則進入步驟4)；4)對待測鐵磁材料再施加脈沖磁場使其內表面被測區域產生脈沖渦流，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設脈動閥值B2，若是，則說明缺陷位于待測鐵磁材料被測區域的內表面；若否，則缺陷位于待測鐵磁材料被測區域的外表面；5)重復步驟2)，直至待測鐵磁材料內表面全部檢測完畢。進一步的，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。進一步的，在步驟I)中，將檢測探頭至于待測鐵磁材料的內表面使得檢測探頭下方的被測區域被磁化至局部飽和狀態。進一步的，所述檢測元件采用磁敏感傳感器。
進一步的，在步驟3)中，將檢測元件按設定的提離值檢測被測區域漏磁場強度，該提離值為0.5mm-5mm。進一步的，在步驟4)中，對激勵線圈施加反向窄脈沖信號，使激勵線圈產生脈沖磁場，同時，U型磁軛兩極下方的待測鐵磁材料內表面被測區域將產生脈沖渦流。進一步的，所述反向窄脈沖寬度T應滿足待測鐵磁材料的檢測深度要求，通過如下公式計算脈沖寬度: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為鐵磁材料的磁導率；σ為鐵磁材料的電導率。進一步的，在步驟4)中，所述漏磁場的脈動值的信號處理方法為:a)利用數據采集電路和濾波放大電路對漏磁場信號進行采樣和調理；b)對脈沖渦流漏磁場進行瞬態分析，求出在反向窄脈沖作用時間內漏磁場強度的脈動值由上述對本發明的描述可知，與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:(I)本發明在識別內、外表面缺陷時，提取的是漏磁場強度的脈動值，無需帶通濾波器結構來分離漏磁場信號，硬件結構和信號處理過程更簡單。(2)本發明利用反向窄脈沖信號反向削弱永磁場強度，可使內表面退出局部飽和狀態，能獲得更大的漏磁場脈動，區分信號比較顯著，提高了信噪比和測量精度。(3)本發明只在發現鐵磁材料表面存在缺陷的情況下才進行反向窄脈沖勵磁，而不是連續的交直流勵磁，因而大大節省了檢測系統的耗能。本發明提出的一種永磁與脈沖渦流復合的漏磁檢測方法，具有測量方便快捷、非接觸式、測量精度高、耗能小等優點，可應用于鋼管、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、夕卜表面缺陷的磁場分布圖；圖3為在永磁與脈沖渦流復合的磁化場作用下，待測鐵磁材料內、外表面缺陷的漏磁場瞬態分析圖。
具體實施例方式以下通過具體實施方式
對本發明作進一步的描述。參照圖1，本發明的一種永磁與脈沖渦流復合的漏磁檢測方法，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。本發明提出的檢測方法在永磁勵磁方式下發現缺陷，即實現缺陷的定位，而在反向窄脈沖信號進行復合勵磁方式下實現內、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磁化至飽和狀態時，內、外表面缺陷都能產生漏磁信號，且都能被置于內表面上方的檢測元件5檢測到。由于“趨膚效應”，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表面分布。如圖3所示，由內、外表面缺陷產生的漏磁場的瞬態分析可知，內表面缺陷的漏磁場脈動值比設定的閾值大，而外表面缺陷幾乎不影響內表面上方的漏磁場。具體的，本發明提出的一種永磁與脈沖渦流復合的漏磁檢測方法，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的內表面，探頭下方的被測區域在檢測探頭內置的永磁體3作用下被磁化至局部飽和狀態。2)移動檢測探頭對待測鐵磁材料進行掃描檢測。如圖2所示，此時若被測區域存在缺陷，缺陷位置7的內表面上方將產生漏磁場。檢測元件5按設定的提離值20.5mm 5_檢測漏磁場強度。對檢測元件5輸出的檢測信號進行處理后與設定的強度閾值B1比較。若檢測信號強度小于設定的強度閾值B1，則說明待測鐵磁材料6被測區域不存在缺陷，繼續重復步驟2)的檢測；反之，則說明被測區域存在缺陷，進行下一步驟。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內表面將產生脈沖渦流。在反向脈沖渦流磁場的作用下，待測鐵磁材料的內表面磁場迅速減弱，退出局部飽和磁化狀態。由于渦流的趨膚效應，脈沖渦流磁場將趨近于鐵磁材料的內表面分布，因而內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應滿足待測部件的檢測深度要求，可由如下公式計算脈沖寬度:
權利要求
1.一種永磁與脈沖渦流復合的漏磁檢測方法，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表面的被測區域磁化至局部飽和狀態，檢測該被測區域是否產生漏磁場；若是，則進入步驟3);若否，則進入步驟2); 2)移動永磁勵磁磁場，改變被測區域，而后重復步驟I)； 3)檢測該漏磁場強度是否小于預設閥值B1，若是，則重復步驟I);若否，則進入步驟4); 4)對待測鐵磁材料再施加脈沖磁場使其內表面被測區域產生脈沖渦流，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設脈動閥值B2，若是，則說明缺陷位于待測鐵磁材料被測區域的內表面；若否，則缺陷位于待測鐵磁材料被測區域的外表面； 5)重復步驟2)，直至待測鐵磁材料內表面全部檢測完畢。
2.如權利要求1所述的一種永磁與脈沖渦流復合的漏磁檢測方法，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.如權利要求2所述的一種永磁與脈沖渦流復合的漏磁檢測方法，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表面使得檢測探頭下方的被測區域被磁化至局部飽和狀態。
4.如權利要求2所述的一種永磁與脈沖渦流復合的漏磁檢測方法，其特征在于:所述檢測元件采用磁敏感傳感器。
5.如權利要求4所述的一種永磁與脈沖渦流復合的漏磁檢測方法，其特征在于:在步驟3)中，將檢測元件按設定的提離值檢測被測區域漏磁場強度，該提離值為0.5_-5_。
6.如權利要求2所述的一種永磁與脈沖渦流復合的漏磁檢測方法，其特征在于:在步驟4)中，對激勵線圈施加反向窄脈沖信號，使激勵線圈產生脈沖磁場，同時，U型磁軛兩極下方的待測鐵磁材料內表面被測區域將產生脈沖渦流。
7.如權利要求6所述的一種永磁與脈沖渦流復合的漏磁檢測方法，其特征在于:所述反向窄脈沖寬度T應滿足待測鐵磁材料的檢測深度要求，通過如下公式計算脈沖寬度: 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為鐵磁材料的磁導率；σ為鐵磁材料的電導率。
8.如權利要求1所述的一種永磁與脈沖渦流復合的漏磁檢測方法，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)利用數據采集電路和濾波放大電路對漏磁場信號進行采樣和調理； b)對脈沖渦流漏磁場進行瞬態分析，求出在反向窄脈沖作用時間內漏磁場強度的脈動值。
全文摘要
一種永磁與脈沖渦流復合的漏磁檢測方法，能夠有效的識別內、外表面缺陷，屬于無損檢測領域。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，若檢測到的漏磁信號大于設定的強度閾值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，使激勵線圈產生脈沖磁場，同時U型磁軛兩極下方的鐵磁材料內表面將產生脈沖渦流。此時若檢測到的漏磁場強度脈動值大于設定的脈動閾值B2，則說明缺陷位于鐵磁材料的內表面；反之，則說明缺陷位于鐵磁材料的外表面。本發明硬件結構簡單，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 優先權日2013年2月28日
發明者吳德會, 張忠遠, 柳振涼, 夏曉昊 申請人:廈門大學