基于磁性標記的順磁箱內物體位移測量裝置及其測量方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無損檢測領域，具體涉及的是一種基于磁性標記的順磁箱內物體位移測量裝置及其測量方法。
【背景技術】
[0002]在無損檢測領域中，箱內物體的檢測是常見的應用場合，例如對箱體封裝的產品內零部件發生相對位移、錯位的檢測，特別是當箱體不能輕易拆開或者拆開會對產品造成損壞的時候，這種無損檢測非常有必要。
[0003]目前，對箱內物體的檢測方法一般采用X射線成像或γ射線檢測技術，其中，Χ射線成像技術普遍應用在安檢領域及醫學領域，前者更關注箱內物體的形狀、結構等信息，后者更關注人體器官、組織的圖像及病理，但X射線對金屬箱體的穿透能力較弱，對箱內物體微小位移的測量更是罕見。而γ射線對人體健康危害較大，因而更多用于材料探傷，但嚴格來說，γ射線對材料是有微損的。此外，雖然γ射線對缺陷的定性測量能力較強，但同樣難以定量測量物體的微小位移。
[0004]因此，有必要提供一種對金屬穿透能力深、無損、且對人體健康無危害的箱內物體位移、錯位的檢測技術。
【發明內容】
[0005]針對上述現有技術的不足，本發明提供了一種基于磁性標記的順磁箱內物體位移測量裝置及其測量方法，可對順磁金屬或非金屬箱內物體的位移進行無損檢測，擁有著較高的檢測深度和較低的誤差。
[0006]為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
基于磁性標記的順磁箱內物體位移測量裝置，包括磁屏蔽間、龍門式測量架、磁性標記、第一測量系統和第二測量系統，其中:
龍門式測量架，設置在磁屏蔽間內，其內放置有裝載了被測物體的順磁箱；
磁性標記，固定在被測物體離順磁箱內表面最近的部位，并沿著被測物體可能發生位移的方向磁化；
第一測量系統，位于磁性標記正上方，并靠近順磁箱外表面，用于記錄被測物體放置前后以及被測物體發生位移后的磁場變化；
第二測量系統，同時與龍門式測量架和第一測量系統連接，用于第一測量系統在記錄磁場變化的同時進行相應的一維坐標標定。
[0007]優選地，所述磁性標記為釹鐵硼磁粉。
[0008]具體地說，所述第一測量系統包括位于磁性標記正上方、且靠近順磁箱外表面的磁通門磁強計探頭，一端與該磁通門磁強計探頭連接、另一端與第二測量系統連接的探頭夾，以及通過信號線與該磁通門磁強頭連接的磁通門磁強計數字顯示器;所述磁通門磁強計探頭的方向平行于磁性標記的磁極方向。
[0009]具體地說，所述第二測量系統包括固定在龍門式測量架內、且與順磁箱移動方向平行的光柵尺，滑動連接在該光柵尺上、且與探頭夾另一端連接的位移傳感器，以及通過信號線與該位移傳感器連接的光柵尺數字顯示器。
[0010]進一步地，所述探頭夾長度為5cm?10cm。
[0011 ]優選地，所述磁屏蔽間為雙層坡莫合金磁屏蔽間。
[0012]再進一步地，所述的光柵尺、位移傳感器、探頭夾和磁通門磁強計探頭各自的外部均包裹有由順磁性材料制成的磁屏蔽層。
[0013]基于上述裝置的結構，本發明還提供了該測量裝置的測量方法，包括以下步驟:
(1)利用磁通門磁強計探頭沿光柵尺量程測量順磁箱內放置被測物體前各個點的磁場，然后記錄和繪制出磁場空間分布曲線，并將其記為背景磁場；
(2)繼續利用磁通門磁強計探頭沿光柵尺量程測量順磁箱內放置被測物體后各個點的磁場，然后各自減去步驟(I)中相同坐標點的背景磁場，再繪制出磁場空間分布曲線，得到被測物體發生位移前的樣品磁場；
(3)根據步驟(2)繪制的曲線，將磁通門磁強計探頭移動到曲線斜率最大的位置，然后記錄該點的坐標值及相應的樣品磁場；
(4)被測物體發生位移后，磁通門磁強計探頭位置不變，測量出該點此時的磁場，然后再次減去相同坐標點的背景磁場，得到位移后該點的樣品磁場；
(5)根據步驟(4)所得到的樣品磁場，在步驟(2)繪制的曲線中找到對應的坐標值，然后將該坐標值減去步驟(3)中記錄的坐標值，即可得到被測物體的位移量。
[0014]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
(I)本發明通過設置磁屏蔽間、龍門式測量架、第一測量系統、第二測量系統和磁性標記，并將順磁箱放在磁通門磁強計探頭下方，探頭與箱體外表面盡量接近，被測物體可能發生位移的方向平行于光柵尺。如此一來，在被測物體發生位移后，磁通門磁強計探頭可測得磁場的變化，從而根據磁粉磁場的空間分布規律及背景磁場可以測得物體的位移。本發明具備了同時對順磁金屬箱與非金屬箱內物體位移的檢測能力，本發明利用靜磁場在順磁性材料內穿透深度大的特點進行位移檢測，可以克服X射線難以穿透金屬的缺點。
[0015](2)本發明對物體的檢測深度非常大，經試驗表明，其可以達到約50mm，這是因為靜磁場在順磁性材料內不會產生渦流而造成衰減，只存在磁偶極子磁場隨距離的負三次方衰減。
[0016](3)本發明的位移測量精度高，其利用最小測量值0.01毫高斯的磁通門磁強計和30mm3釹鐵硼磁粉，在順磁箱厚度為17mm時，對Imm以內的微小位移的測量誤差可達0.02mm，而目前X射線成像技術對同等厚度的順磁金屬箱內物體位移的測量難以達到這個精度。
[0017](4)本發明的測量方法不僅對材料無損，而且對人體健康毫無任何危害，這是因為本發明在使用的過程中不產生任何的電離輻射，且測量的磁場大小也只有毫高斯量級，是很弱的磁場，因此對被測材料和生物均無影響。
[0018](5)本發明測量方式靈活、測量精度高、檢測深度大，很好地彌補了無損檢測領域對物體微小位移及錯位測量的空白，因此，本發明具有很高的實用價值和推廣價值。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明測量裝置的結構示意圖。
[0020]圖2為圖1中A處的放大示意圖。
[0021 ]圖3為本發明中背景磁場的曲線示意圖。
[0022]圖4為圖3中增加了被測物體發生位移前、后的樣品磁場的曲線示意圖。
[0023]圖5為采用本發明測得的被測物體位移值與實測值的對比示意圖。
[0024]圖6為本發明測得的0.2mm至1.6mm之間的微小位移值與實測值的對比示意圖。
[0025]其中，附圖標記對應的名稱為:
1-磁屏蔽間，2-龍門式測量架，3-光柵尺，4-位移傳感器，5-探頭夾，6-磁通門磁強計探頭，7-光柵尺數字顯示器，8-磁通門磁強計數字顯示器，9-磁性標記，10-順磁箱，11-被測物體。
【具體實施方式】
[0026]下面結合【附圖說明】和實施例對本發明作進一步說明，本發明的方式包括但不僅限于以下實施例。
[0027]如圖1、2所示，本發明提供了一種位移測量裝置，可應用于無損檢測方面，該裝置包括磁屏蔽間1、龍門式測量架2、磁性標記9、第一測量系統和第二測量系統。
[0028]所述的磁屏蔽間I采用雙層坡莫合金磁屏蔽間(例如雙層1.5mm坡莫合金磁屏蔽間)，其在0.5高斯的地磁場環境下可將地磁場屏蔽至10毫高斯以下。所述的龍門式測量架2設置在磁屏蔽間I內，其內放置有裝載了被測物體11的順磁箱10。本實施例中，龍門式測量架2由4040鋁型材及鋁質連接件、銅質緊定螺絲搭建而成。
[0029]所述的磁性標記9固定在被測物體離順磁箱內表面最近的部位，并沿著被測物體可能發生位移的方向磁化。本實施例中，該磁性標記9為釹鐵硼磁粉，而需要說明的是，順磁箱10內不能有強于釹鐵硼磁粉的磁場源，以免發生干擾。
[0030]所述第一測量系統用于記錄被測物體11放置前后以及被測物體位移后的磁場變化，其包括位于磁性標記9正上方、且靠近順磁箱外表面的磁通門磁強計探頭6，一端與該磁通門磁強計探頭6連接的探頭夾5，