一种基于霍尔传感器阵列的电磁探伤系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种基于霍尔传感器阵列的电磁探伤系统，包括磁场产生装置和磁场检测装置，磁场产生装置包括提供交变电流的全桥逆变器，与全桥逆变器相连的主控芯片、充电接口、交叉磁轭；磁场检测装置包括依次相连的霍尔传感器阵列、数据采集模块、数据处理模块、数据显示模块，霍尔传感器阵列设置在交叉磁轭产生的磁场区域内。本实用新型专利技术可以在克服磁粉探伤磁粉残留和磁粉、载液浪费的同时，还具有安全性高、检测灵敏度高、检测范围广方面的优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种无损检测系统,具体地说涉及^-种基于霍尔传感器阵列的电磁探伤系统。
技术介绍
磁粉探伤作为一种成熟的无损检测手段,在国内外各个领域都得到广泛应用，磁粉探伤的基本原理是:利用铁磁性材料的导磁率远大于非铁磁材料的导磁率，根据工件被磁化后的磁通密度β = μ H来分析,在工件的单位面积上穿过B根磁力线,而在缺陷区域的单位面积上不能容许B根磁力线通过,就迫使一部分磁力线挤到缺陷下面的材料里,其它磁力线不得不被迫逸出工件表面以外出形成漏磁,磁粉将被这样所引起的漏磁所吸引，进而实现磁粉探伤。从固定式、移动式到便携式，从自动、全自动到专用设备，从单向磁化到多向磁化，设备己系列化和商品化。国外先进的大型探测装置虽然探测效果好，但价格昂贵，很多时候并不适合在国内的推广。而国内在磁粉检测技术产业方向相对落后,市场上的电磁探伤仪往往只能对缺陷深度不大，方向单一的工件进行检测，对一些大面积，缺陷深度和方向未知的工件检测效果不明显。交叉磁化法的原理是在磁粉检测中只有缺陷的取向与磁力线方向垂直或者存在较大的夹角时，才能有利地形成漏磁场,进而有效地吸附磁粉形成磁痕。交叉磁化法一次可以同时检查不同取向的缺陷，保障检测的可靠性并大大提高检测效率。国内外工业探伤使用的便携式交叉磁轭或者说是旋转磁场磁粉探伤机正式基于这种原理。交叉磁轭或者说是旋转磁场由两组线圈构成，因而需要供给两组电源，供给信号一般采用36V/10A，工作频率固定50ΗΖ的交流信号。当多个磁场同时对工件进行多方向磁化时,对工件作用的磁场应是各磁场的矢量和，即合成磁场为各个磁场矢量的叠加。在实际的探伤工作中，尤其是现场进行的磁粉检测，很多的场合，例如:野外、高空、容器内部、压力管道在线检测，?220V的交流电无法送达或出于安全考虑不允许进入。并且由于采用的是?220V的交流供电,检测的部位往往是分布广泛,每个部位检测都需要把?220V的交流电源配送到位，否则无法检测。磁粉检测速度很快,但是，电源的配送需要很长时间，有些位置，如高空、容器内部，电源的配送还很困难，离开?220V的交流电源,寸步难行，这样大大减低了工作效率。从事现场检测的人员一般深有体会，磁粉探伤检测的时间往往远低于电源的配送时间。并且采用?220V交流供电,也相对较为危险。另一方面，目前磁粉检测是以磁粉作为显示介质对缺陷进行观察。根据磁化时施加的磁粉介质的种类，该检测方法被分为湿法和干法。磁粉悬浮在油、水或其他液体介质中使用称为湿法检测。它是在检测过程中，将磁悬液均匀分布在工件表面上,利用载液的流动和漏磁场对磁粉的吸引显示出缺陷的形状和大小。干法又称干粉法在一些特殊场合下不能采用湿法进行检测时而采用特制的千磁粉按程序直接施加在磁化的工件上，工件的缺陷处即显示出磁痕,干法检测多用于大型铸锻件毛坯及大型结构件。这两种方法对检测件的表面光滑度要求较高，对实施检测人员的技术和经验要求较高,并且检测范围小,速度慢。而无论是千法还是湿法用于检测的磁粉会由于自身剩磁的因素而被吸附在已被检测工件的表面不容易被清除，可能影响工件的使用，对于要多次探测的工件表面形成遗留的微磁痕也会影响磁粉探伤的性能。另一方面这种探伤方式每次使用都会消耗一定量的磁粉和载液,这造成了巨大的浪费,而残留的磁粉和载液又会造成污染。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于霍尔传感器阵列的电磁探伤系统，可以在克服磁粉探伤磁粉残留和磁粉、载液浪费的同时,还具有安全性高、检测灵敏度高、检测范围广方面的优点。为了实现上述目的，本技术是通过以下技术方案实现的:一种基于霍尔传感器阵列的电磁探伤系统,包括磁场产生装置和磁场检测装置，所述磁场产生装置包括提供交变电流的全桥逆变器,与全桥逆变器相连的主控芯片、充电接口、交叉磁轭；所述磁场检测装置包括依次相连的霍尔传感器阵列、数据采集模块、数据处理模块、数据显示模块,霍尔传感器阵列设置在交叉磁轭产生的磁场区域内。所述磁场产生装置还包括电源检测模块、控制按键、电池组,充电接口连接到电池组和全桥逆变器，电池组连接到电源检测模块和全桥逆变器,主控芯片连接到全桥逆变器，全桥逆变器连接到交叉磁轭，控制按键连接到主控芯片。所述霍尔传感器阵列由至少一个霍尔传感器单元组成,每个霍尔传感器单元包含四个霍尔传感器，该单元中的四个霍尔传感器方向为朝向均分平面的四条相交于一点的直线所指的8个方向,在交叉磁轭形成的磁场中的N或者S的方向上,设置包含这8个方向的霍尔传感器单元。所述霍尔传感器单元指向的8个方向形成的平面与交叉磁轭的磁场方向垂直。所述全桥逆变器提供的交变电流频率不大于50HZ。本技术与现有技术相比,具有以下优点:1、使用霍尔传感器阵列测量元件周围的漏磁场强度，以代替使用磁粉覆盖元件被探测部位,可以避免使用磁粉时在元件表面形成的残留造成的探伤性能的降低，也可以避免磁粉和载液造成的浪费和污染。2、本技术使用直流电源,再通过全桥逆变器转变为交流电,克服了在磁粉探伤过程中使用高压交流电源造成的危险，提高了安全性。3、本技术利用全桥逆变器转换的频率可控的交流电,克服了交流电检测工件表面和近表面的缺陷时，只能检测近表面Iram的缺陷；同时克服了单靠一种频率很难达到对工件进行^-次充磁的时间内同时检测表面和深埋缺陷的不足。4、利用霍尔传感器阵列组成的磁场检测装置代替磁粉显示探伤结果,全桥逆变器产生的电流无需太大并且无需采取旋转磁场的方式便可以进行磁化，既保留了测试准确度，同时增加了检测装置的应用范围和检测速度,又节省能量延长了电池工作时间。【附图说明】图1是交叉磁轭结构示意图。图2是磁场产生装置硬件框图。图3是全桥逆变器原理图。图4是主控芯片原理图。图5是电源检测模块原理图。图6是磁场检测装置系统框图。图7是一个霍尔传感器单元。图8是一个霍尔传感器阵列拓扑结构。图9是工作频率与检测深度的关系。图10是脉宽调制波信号示意图。图11是8个磁化方向。图12是单位周期内两组磁轭的输出电流。图13为磁粉探伤深度试块。其中I, 2，3, 4为霍尔传感器。【具体实施方式】下面结合附图和【具体实施方式】对本技术作进一步详细说明。本技术提供一种基于霍尔传感器阵列的电磁探伤系统,包括磁场产生装置和磁场检测装置。如图2所示，磁场产生装置包括全桥逆变器、主控芯片、充电接口、交叉磁轭，电源检测模块、控制按键、电池组,全桥逆变器与电池组、主控芯片、交叉磁轭、充电接口相连，电源检测模块与电池组和主控芯片相连,控制按键与主控芯片相连,充电接口与电池组相连。其中，主控芯片由单片机构成，电池组用来向电源检测模块和全桥逆变器供电,或者也可以通过充当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于霍尔传感器阵列的电磁探伤系统，其特征在于：包括磁场产生装置和磁场检测装置，所述磁场产生装置包括提供交变电流的全桥逆变器，与全桥逆变器相连的主控芯片、充电接口、交叉磁轭；所述磁场检测装置包括依次相连的霍尔传感器阵列、数据采集模块、数据处理模块、数据显示模块，霍尔传感器阵列设置在交叉磁轭产生的磁场区域内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄新超，李文广，禹红丽，吴红英，
申请(专利权)人：河南省锅炉压力容器安全检测研究院，
类型：新型
国别省市：河南;41