一种电磁无损质量检测方法及其检测电路和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电磁无损质量检测方法及其检测电路和系统，通过对一阶RL电路交替进行直流激励响应和零输入响应，使其电感元件磁化线圈产生的直流磁场的磁场强度随电流大小的变化而交替变化，将检测对象置于此磁场强度交替变化的直流磁场中后，检测对象被磁化的同时也引起磁场电感的变化，可通过检测磁化线圈的电感来判断检测被检测对象的电磁特性是否变化，从而判断是否有如钢丝裂纹、钢丝绳断丝等质量缺陷，或者通过检测磁化线圈的电感来分析被检测对象与电磁特性相关的截面积、或锌层厚度等特性；本发明专利技术适应于实时、在线、连续、自动地对电磁敏感的检测对象检测或产品性能标定，从而及时发现质量问题，减少次品率，提高产品质量性能。

【技术实现步骤摘要】
一种电磁无损质量检测方法及其检测电路和系统
本专利技术属于电磁检测与相关应用领域，涉及一种基于敏感检测一阶RL电路直流激励响应和零输入响应的磁化线圈电感变化来检测对象是否含有差异性变化的检测方法，以及实现这种电磁无损质量检测方法的检测电路及系统，尤其涉及在线、自动、连续、检测的电磁检测应用。
技术介绍
随着工业技术的进步和发展，金属线材或线缆及其制品的需求量与相关质量要求不断提高。高速生产过程中的缺陷在线检测和对质量指标(譬如镀锌钢丝镀层厚度)的控制显得越来越重要了。这些缺陷或技术指标，有的在表面，可以用视觉识别检测，而有的在内部，视觉识别是无法感知的。而电磁检测相关的检测方法，如涡流检测和磁通量相关的检测，因其可以检测到材料内部的变化情况，而且这种检测方法理论基础成熟，检测对象(铁磁性或者非铁磁性导电材料的特性)被磁化后对磁场的影响和关系相对明确，所以电磁检测相关的检测方法是合适的检测手段。但是，目前常用的电磁检测方案，包括磁粉检测法、金属横截面磁通测量法、漏磁检测法和涡流检测法等等，有的虽然有高的精度，还可以作缺陷的细分。但广泛应用于专业检测机构或实验室，在工业现场所见不多。究其原因，有的信号发生和处理的方案复杂，设备要求很高，价格昂贵；有的需要在电脑系统平台运行，不适应工业现场应用；有的依赖人工干预识别，不满足自动连续检测；有的检测灵敏度不能满足，或者响应太慢。已有电磁检测技术的情况：常见电磁检测应用中，适用于自动检测的主要有针对铁磁性检测对象的金属横截面磁通测量法(基于一定条件下磁通量和金属横截面积基本成正比的原理)、漏磁检测法和针对非铁磁性检测对象的涡流检测法，目前分别采用不同的检测方法来进行执行。针对铁磁性检测对象的金属横截面磁通测量法主要应用于譬如钢丝绳横截面积变化检测，首先要使钢丝绳磁饱和，再通过检测线圈或者传感器检测由于横截面积变化引起的磁通变化，转换成电压电流信号，分析处理。漏磁检测法也针对铁磁性检测对象，同样首先要使钢丝绳磁饱和，再由拾磁线圈检测由于断丝引起的漏磁，转换成电压电流信号，分析处理，以此作为确定断丝的检测依据。针对非铁磁性检测对象的涡流检测法，通常采用阻抗分析法检测不同检测对象的涡流引起的电抗不同，从而分析检测对象的特性。以上方法，都比较复杂，体积大，价格高，难以适应连续、在线普遍应用。电磁检测技术要求解决的技术问题为：如何使电磁检测的更加简单，可以进行连续、在线、自动，敏感的检测。尤其适应于高速生产过程中，检测对象高速运行的情况，比如线棒材、管材或者其线材所成股绳。已有电感敏感方法及其存在的缺点：现有常用于电感的测量或敏感的方法，主要有阻抗分析法、交流电桥法和LC振荡法。阻抗分析法是将一定频率的交流电源，经过一个电阻，接至待测电感，测量待测电感上电压和电流，计算出感抗。对于微小变化的情况，测量待测电感上电压和电流变化很微弱，阻抗角的变化很小，尤其在高频检测时，相位延迟检测难度大。加上工业现场电磁干扰不确定，检测结果很容易受到各种干扰的影响，因此不适合电磁检测相关在线自动检测。交流电桥法常用的是将待测电感接入交流电桥，调整交流电桥中的可调电阻和可调电感使电桥平衡，根据平衡时各桥臂的电阻和电感，计算出待测电感，这种方法不容易做到连续自动，所以不适合在线自动检测。LC振荡法采用LC换能振荡原理，固定C，通过F＝1/[2л(lc)1/2],检测出F，计算出L。此方法应用多采取三点振荡法，实际应用电路中元件较多，振荡频率受多个元件影响，因而数据波动较大。且电感变化对频率的影响不够敏感，对电磁干扰又敏感，因而这种方式也难以在自动在线连续检测时，满足电磁检测对微小变化可靠敏感的要求。
技术实现思路
本专利技术提供一种可在线、连续、自动的电磁无损检测方法及利用电磁无损检测方法的检测电路及系统，使电磁无损检测应用技术能满足于工业现场的应用，适应于生产现场的在线、连续、自动地进行的灵敏的缺陷或质量指标检测以实现对产品质量的控制。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种电磁无损质量检测方法包括以下步骤：一种电磁无损质量检测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、以一阶RL电路作为磁化线圈的磁化电路，以磁化线圈作为一阶RL电路的电感元件，自动控制电子开关按预置的磁化线圈的最大电流Imax和最小电流Imin，使一阶RL电路交替进行直流激励响应和零输入响应；在直流激励响应时通过磁化线圈的直流电流呈规律增加，进行零输入响应时，磁化线圈的电流呈规律减小；S2、一阶RL电路直流激励响应和零输入响应下，通有电流大小交替变化的直流电流的磁化线圈产生磁场强度交替变化的直流磁场；S3、将对电磁敏感的检测对象置于S2所述的磁场强度交替变化的直流磁场中，一方面检测对象会被磁场强度交替变化的磁场磁化，另一方面检测对象也会引起磁化线圈磁感应强度或磁通量的变化，进而导致磁化线圈电感的变化；当检测检测对象发生差异性变化时，会引起磁感应强度或磁通量的变化，进而导致磁化线圈的电感随被检测对象的差异性变化而变化；S4、通过检测RL电路中磁化线圈的电感，可检测被检测对象的差异性变化，从而判断是否有质量缺陷发生，如钢丝裂纹，表面缺陷、材质变化、钢丝绳断丝，排列不正确等等，或者通过检测磁化线圈的电感来分析被检测对象的电磁特性，从而分析被检测对象的相关特性。如磁通量相关的钢丝截面积、镀层钢丝锌层厚度等等。以一阶RL电路作为磁化电路，在直流激励响应和零输入响应为磁化线圈通电或断电瞬间形成变化的磁化电流，产生变化的磁场，检测对象于此磁场内作为磁介质被磁化，同时，如果检测对象是导电材料，磁场的变化，将导致在检测对象产生涡流现象。作为磁介质的检测对象，其磁路、磁阻和磁导率将影响这里的磁场；如果检测对象是导电材料，将导致在检测对象产生涡流现象，导电材料的特性也会影响这里的磁场。这些对磁场的影响，对磁化电路而言，引起对磁化线圈电感的影响。检测对象电磁特性的变化，会影响磁化线圈的电感的变化。所述检测对象的电磁特性及其变化，包括检测对象材质或外形及其变化，都会引起相关的磁路、磁阻、磁导率的变化，或者引起涡流及其变化，包括但不限于：导电铁磁性管材、棒线材的表面缺陷、裂纹、材料掺杂质、含碳量变化等缺陷；或者其线材成股成绳后的断丝、断股、锈鉵、背丝等缺陷；或者导电铁磁性棒材表面的非铁磁性导电镀层厚度等特性或变化。可通过基于一阶RL电路直流激励响应和零输入响应的磁化线圈电感敏感方法检测磁化线圈电感(包括检测对象的影响)及其变化而检测出来。所述检测对象电磁特性及其变化，还包括相关的磁路、磁阻、磁导率基本不变，只有引起涡流的变化的材质或外形及其变化，包括但不限于：非铁磁性导电管材、线材或线缆的表面变化。可通过一种基于一阶RL直流激励响应和零输入响应电路检测磁化线圈电感(包括检测对象的影响)的变化而检测出来比如在检测对象为线棒材、管材或者其线材所成股绳时：针对铁磁性检测对象的金属横截本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁无损质量检测方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1、以一阶RL电路作为磁化线圈的磁化电路，以磁化线圈作为一阶RL电路的电感元件，自动控制电子开关按预置的磁化线圈的最大电流I

【技术特征摘要】
1.一种电磁无损质量检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、以一阶RL电路作为磁化线圈的磁化电路，以磁化线圈作为一阶RL电路的电感元件，自动控制电子开关按预置的磁化线圈的最大电流Imax和最小电流Imin，使一阶RL电路交替进行直流激励响应和零输入响应；
在直流激励响应时通过磁化线圈的直流电流呈规律增加，进行零输入响应时，磁化线圈的电流呈规律减小；
S2、一阶RL电路直流激励响应和零输入响应下，通有电流大小交替变化的直流电流的磁化线圈产生磁场强度交替变化的直流磁场；
S3、将对电磁敏感的检测对象置于S2所述的磁场强度交替变化的直流磁场中，一方面检测对象会被磁场强度交替变化的磁场磁化，另一方面检测对象也会引起磁化线圈磁感应强度或磁通量的变化，进而导致磁化线圈电感的变化；当检测检测对象发生差异性变化时，会引起磁感应强度或磁通量的变化，进而导致磁化线圈的电感随被检测对象的差异性变化而变化；
S4、通过检测RL电路中磁化线圈的电感，可检测被检测对象的差异性变化，从而判断是否有质量缺陷发生，或者通过检测磁化线圈的电感来分析被检测对象的电磁特性，从而分析被检测对象的相关特性。


2.如权利要求1所述的电磁无损质量检测方法，其特征在于，S4中在RL电路中检测磁化线圈电感的方法为：通过自动控制电子开关控制以磁化线圈作为电感元件的一阶RL电路循环进入直流激励响应状态和零输入响应状态，在直流激励响应状态时，磁化线圈的电流呈指数规律增加；在零输入响应状态时，磁化线圈的电流呈指数规律减小；预先设置好磁化线圈的最大电流Imax和最小电流Imin，保持电路中其他参数不变时，磁化线圈电流变化过程的时间与磁化线圈的电感大小成线性关系，可采样各响应状态电流变化过程的时间或这两个响应状态循环变化的频率来放大RL电路中将磁化线圈的电感变化信号。


3.如权利要求2所述的电磁无损质量检测方法，其特征在于，可采样以磁化线圈作为电感元件的一阶RL电路处于直流激励响应状态的时间，或者以磁化线圈作为电感元件的一阶RL电路处于零输入响应状态的时间或者以上两个状态时间之和，均可线性地表征磁化线圈的电感大小。


4.如权利要求1(2)所述的电磁无损质量检测方法，其特征在于，S4中通过以下方法，在以磁化线圈作为一阶RL电路的电感元件的磁化电路中，来检测磁化线圈电感的变化：
根据预设的通过磁化线圈的磁化电流的最大电流Imax和最小电流Imin，自动控制电子开关开通，使一阶RL电路进入直流激励响应状态；
在直流激励响应状态，磁化线圈的磁化电流上升，当磁化线圈的磁化电流上升达到预设的最大电流Imax时，自动控制电子开关关断使一阶RL电路切换至零输入响应状态。
在零输入响应状态，磁化线圈的磁化电流下降，当磁化线圈的电流下降到预设的最小电流Imin时，自动控制电子开关开通使一阶RL电路切换至直流激励响应状态，重复直流激励响应状态下的过程；
接下来，使所述一阶RL电路交替在直流激励响应状态和零输入响应状态之间循环；
当被检测对象未发生差异性变化，未引起磁化线圈电感产生变化时，磁化线圈处于直流激励响应状态的时间和磁化线圈处于零输入响应状态时间在循环重复时恒定不变；
当被检测对象发生差异性变化引起磁化线圈电感产生变化时，上述两个响应状态的时间，将随着磁化线圈电感变化而变化，检测上述两个响应状态的时间，或者检测其中任何一个响应状态的时间，或者检测这两个响应状态循环变化的频率，即可敏感检测出磁化线圈的电感变化。


5.如权利要求1所述的电磁无损质量检测方法，其特征在于，在S3中将生产线中实时连续运行的检测对象置于磁场强度连续交替变化的直流磁场中，从而实现检测对象的实时连续在线自动检测。


6.如权利要求1-5任一项所述的电磁无损质量检测方法，其特征在于：磁化线圈的最大电流Imax和最小电流Imin可根据实际检测对象设定不同的数值，从而可以调节用于磁化被检测对象的磁场强度，和磁化线圈处于直流激励响应状态和零输入响应状态过程的时间，或者两个响应状态循环变化的频率。


7.一种用于电磁无损质...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡舟逸，
申请(专利权)人：胡舟逸，
类型：发明
国别省市：江苏;32