一种铁磁构件无方向交流电磁场应力测量传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种铁磁构件无方向交流电磁场应力测量传感器，包括：包括正交激励模块和正交检测模块，所述正交激励模块包括两个激励线圈和两个U型骨架，所述正交激励模块用于在被检工件表面感生匀速旋转的匀强交流电磁场，所述正交检测模块包括四个检测线圈和一个检测骨架，所述正交检测模块用于拾取工件表面应力信息。本发明专利技术两个激励线圈互相正交且分别通以频率/幅度相同、相位差90度的正弦信号，产生旋转匀强交流电磁场，使得传感器对任何方向应力均具有较高检测灵敏度，两组正交线圈组相差45度角互相垂直放置构成检测单元，实现一次扫查便可判定主应力方向，同时提高了传感器的测量效率和灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种铁磁构件无方向交流电磁场应力测量传感器
本专利技术涉及无损应力测量领域，尤其涉及一种铁磁构件无方向交流电磁场应力测量传感器。
技术介绍
铁磁构件广泛应用于航空航天、高速铁路、建筑、造船及汽车等行业，构件在服役过程中受外部载荷和周围环境等影响极易产生应力集中，导致构件使用性能改变最终萌生微裂纹，因此需要测量构件的应力集中状态尤其是裂纹产生前的临界应力-应变状态。目前，铁磁构件应力的无损测量技术有多种，其中金属磁记忆检测技术可以检测应力状态以及确定构件应力集中部位，但量化测量尚有不足。X射线衍射法对构件表面宏观或微观残余应力较为敏感，但检测效果受材料晶粒度影响大且设备价格昂贵。超声测量法必须使用耦合剂且检测结果受材料组织结构影响较大。中国专利ZL201310469512.8提出了一种铁磁构件应力测量装置及其测量方法，提高了应力测量速度且该方法可以判定主应力方向，但只对构件主应力方向敏感且需要进行多次扫查才能确定主应力方向，不适用一些需要高效率、高灵敏度且应力方向未知的检测场合。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁磁构件无方向交流电磁场应力测量传感器，其特征在于，包括正交激励模块和正交检测模块，所述正交激励模块包括两个激励线圈和两个U型骨架，所述正交激励模块用于在被检工件表面感生匀速旋转的匀强交流电磁场，所述正交检测模块包括四个检测线圈和一个检测骨架，所述正交检测模块用于拾取工件表面应力信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种铁磁构件无方向交流电磁场应力测量传感器，其特征在于，包括正交激励模块和正交检测模块，所述正交激励模块包括两个激励线圈和两个U型骨架，所述正交激励模块用于在被检工件表面感生匀速旋转的匀强交流电磁场，所述正交检测模块包括四个检测线圈和一个检测骨架，所述正交检测模块用于拾取工件表面应力信息。


2.根据权利要求1所述的一种铁磁构件无方向交流电磁场应力测量传感器，其特征在于，两个所述U型骨架正交放置且几何中心重合，两个所述U型骨架的长度、宽度、厚度、高度、横截面积及体积相等，所述U型骨架材质为锰锌铁氧体或电工纯铁。


3.根据权利要求1所述的一种铁磁构件无方向交流电磁场应力测量传感器，其特征在于，两个所述激励线圈分别缠绕在两个所述U型骨架水平部分且呈正交关系，两个所述激励线圈的中心轴线互相垂直且相交，两个所述激励线圈的几何中心重合，两个所述激励线圈的长度、宽度、厚度、匝数、电阻、电感、横截面积和体积值相同。


4.根据权利要求1所述的一种铁磁构件无方向交流电磁场应力测量传感器，其特征在于，四个所述检测线圈沿所述检测骨架周向交叉缠绕在所述检测骨架上且缠绕方向一致，四个所述检测线圈的几何中心重合，四个所述检测线圈横截面之间夹角为45度，其中两个呈正交放置的所述检测线圈构成一组正交检测线圈组，另两个呈正交放置的所述检测线圈构成另一组正交检测线圈组，两组所述正交检测线圈组之间夹角为45度。


5.根据权利要求1所述的一种铁磁构件无方向交流电磁场应力测量传感器，其特征在于，四个所述检测线圈的长度、宽度、厚度、匝数、电阻、电感、横截面积和体积值相同，四个所述检测线圈的形状为矩形或者圆形，四个所述检测线圈纵向截面积均小于所述检测骨架纵向截面积。


6.根据权利要求1所述的一种铁磁构件无方向交流电磁场应力测量传感器，其特征在于，所述检测骨架的形状为圆柱体形或者球形，所述检测骨架由绝缘材料制成，所述检测骨架刻有八个矩形槽，且八个所述矩形槽呈“米”型周向分布于所述检测骨架上。


7.根据权利要求1所述的一种铁磁构件无方向交流电磁场应力测量传感器，其特征在于，两个所述激励线圈与四个所述检测线圈的几何中心在一条直线上，四个所述检测线圈的纵截面均经过两个所述激励线圈的几何中心。


8.根据权利要求1所述的一种铁磁构件无方向交流电磁场应力测量传感器，其特征在于，两个所述激励线圈分别与两路正弦激励模块相连，四个所述检测线圈分别经过四路信号处理模块、四路A/D转换模块和上位机相连。


9.一种根据权利要求1-8中任一项所述的一种铁磁构件无方向交流电磁场应力测量传感器的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)两路正弦激励模块分别输出两路幅值/频率相同，相位差90度且具有一定功率的正弦信号，该信号作用于正交放置的两个激励线圈用于在被检工件表面感生出匀速旋转的匀强磁场，四个检测线圈用于拾取工件表面应力信息经过四路信号调理模块和A/D转换模块送入上位机进行实时显示；
(2)规定平面坐标系，规定主应力方向与水平坐标轴夹角为0-45°区域划分为1#区域，应力方向与水平坐标轴夹角为135-180°区域划分为2#区域，应力方向与水平坐标轴夹角为45-90°区域划分为3#区域，应力方向与水平坐标轴夹角为90-135°区域划分为4#区域；
(3)将传感器匀速移至试件无应力区域，一组正交检测线圈组采集的两路信号分别通过信号调理模块和A/D转换模块后进行矢量运算送入上位机以幅值形式进行显示和存储，该组正交检测线圈组输出的感应电压幅值分别记为V1和V2；将另一组正交检测线圈组采集的两路信号分别通过信号调理模块和A/D转换模块后进行矢量运算送入上位机以幅值形式进行显示和存储，该组正交检测线圈组输出的感应电压幅值为V3和V4；
(4)将传感器匀速移至试件被检区域，被检区域应力集中部位磁导...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宏达，宋凯，崔西明，吴思樊，段金尧，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西;36