小型金属磁记忆裂纹检测方法技术

本发明专利技术涉及金属磁记忆检测技术领域，提供小型金属磁记忆裂纹检测方法，包括如下的步骤：S1：归零处理：消除地球磁场或环境磁场的影响；S2：利用传感器头扫描被测工件，传感器的信号经放大电路放大后被单片机实时采集；S3：利用传感器头扫描被测工件，传感器的信号经放大电路放大、微分后被单片机实时采集；S4：对放大滤波后采集的信号进行处理计算；S5：对放大微分后采集的信号进行处理计算。本发明专利技术能实时测量轴系或铁制工件表面漏磁场的强度，能测量微弱磁场的强度；对磁场和梯度实行动态检测，测量磁场强度变化曲线和广义梯度曲线，准确查找轴系的断裂和应力集中位置，配置蜂鸣器可进行声音报警。声音报警。声音报警。

【技术实现步骤摘要】
小型金属磁记忆裂纹检测方法


[0001]本专利技术涉及金属缺陷磁记忆检测
，具体涉及小型金属磁记忆裂纹检测方法。

技术介绍

[0002]金属磁记忆检测是近三十年兴起的一种能进行早期诊断的无损检测方法。处于地磁环境下的铁构件受工作载荷的作用,其内部会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向的和不可逆的重新取向,并在应力与变形集中区形成最大的漏磁场Hp的变化,金属磁记忆检测正是通过应力与变形集中区位移与漏磁场Hp的关系来检测金属的缺陷位置。近年来，随着俄罗斯金属磁记忆方法和检测装置的推广应用，国内外其他科研机构以及学者、专家也竞相投入相当大的力量研究这一方法的基本理论，并开发相似的检测装置。目前，俄罗斯“动力诊断”公司开发的方法和仪表仍然保持着较大的优越性和领先水平，我国也有多家单位和公司研究金属磁记忆原理，开发金属磁记忆仪器。
[0003]目前的金属磁记忆检测方法中，大部分磁记忆检测仪是通过测量被测环境的磁场强度的数字和或曲线，通过磁场强度曲线的过零点位置判断金属缺陷，这时，背景磁场的影响无法消除，检测结果偏差较大。

技术实现思路

[0004]为解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供小型金属磁记忆裂纹检测方法，其包括如下的步骤：
[0005]S1：归零处理：放置检测装置传感头，把检测装置的传感头固定在测量某一环境中(一般为空气中)的某位置方向进行记忆，作为零点磁场，测量过程中每测量一个磁场值与零点磁场相减，其差值作为磁场测量值Hp，可判断它是否过零点，来判断工件有没有缺陷和应力集中。这样可消除地球磁场或环境磁场的影响；
[0006]S2：利用传感器头扫描被测工件，传感器的信号经放大电路放大后进入一路A/D被单片机在进行实时采集；
[0007]S3：利用传感器头扫描被测工件，传感器的信号经放大电路放大、微分后进入另一路A/D被单片机实时采集；
[0008]S4：数据处理1：对采集的信号进行处理计算，形成残余磁性分布曲线，即Hp曲线，记录曲线过零点；
[0009]S5：数据处理2：传感器传出的信号，通过放大微分电路进入A/D后，采集的信号进行处理，得到广义梯度Dx曲线。根据Dx大小的变化进一步标识出应力集中部位。
[0010]步骤S5中，应力集中部位的标识具体过程包括：
[0011]根据在缺陷和应力相对集中的地方，磁场的切向分量Hp(x)具有最大值，而法向分量Hp(y)改变符号且具有零值点,这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后继续保留,并出现较大的梯度峰值dHP(y)/dx；通过漏磁场法向分量Hp(y)的测定,并且测量梯度值K＝
dHP(y)/dx,推断工件的应力集中部位，从而判断该部件是否存在缺陷，实现早期诊断。在进行手动扫描时传感头移动速度不是很大，一般是V＝8mm/s(多次实践得到),K＝dHP(y)/dx＝dHP(y)/d(Vt)＝8dHP(y)/dt＝8Dx，测量K值的变化可以通过采集广义梯度Dx值的变化得到，由于采用硬件微分电路，无需进行繁琐的计算。
[0012]进一步，所述检测装置包括：单片机、传感器、放大电路、微分电路、数据处理模块、置位复位电路、显示模块。
[0013]进一步，所述单片机采用PIC16F877A单片机，其内置10位分辨率的A/D转换器，设置有8位模拟量输入通道，用于将模拟量转换成单片机可以接受和处理的数字量。
[0014]进一步，所述传感器采用4端桥式各向异性磁阻传感器，其按4元件惠斯顿电桥配置，用于将磁场转换成差分输出电压，能传感强度低至30μ高斯的磁场，所述传感器的灵敏度典型值为1mV/V/Gauss,分辨率为85μGauss。
[0015]进一步，放大电路1后接入有源低通滤波电路，用于消除电路本身和外部电磁场的干扰。
[0016]进一步，放大电路2后接入微分电路，用来产生Dx值。
[0017]本专利技术所达到的有益效果为：
[0018]第一、本专利技术测量前进行了归零处理，能消除尽除地球磁场或环境磁场的影响；
[0019]第二、本专利技术能实时测量轴系或铁制工件表面漏磁场的强度和广义梯度，能测量微弱磁场的强度；对磁场和梯度实行动态检测，产生磁场强度曲线和梯度曲线，准确查找轴系的断裂和应力集中位置，且配置报警装置进行声音报警。
附图说明
[0020]图1是本专利技术检测装置的结构示意图；
[0021]图2是电压转换电路图；
[0022]图3是微分电路图；
[0023]图4是磁场强度数字显示图；
[0024]图5是磁场强度曲线显示图；
[0025]图6是磁场梯度曲线显示图。
具体实施方式
[0026]为便于本领域的技术人员理解本专利技术，下面结合附图说明本专利技术的具体实施方式。
[0027]如图1所示，本专利技术采用的检测装置包括单片机、传感器、放大电路、微分电路、数据处理模块、置位复位电路、显示模块。
[0028]传感器优选采用4端桥式各向异性磁阻传感器HMC1021Z。它是一种4端桥式各向异性磁阻传感器。这类磁阻传感器按4元件惠斯顿电桥配置，它将磁场转换成差分输出电压，能传感强度低至30μ高斯的磁场。传感器的灵敏度典型值为1mV/V/Gauss,分辨率为85μGauss。它是单轴传感器采用8针SIP封装，采用具有专利的集成置位/复位带，当传感器灵敏度降低时，施加置位/复位脉冲，可使传感器达到最大灵敏度。
[0029]从传感器送出的是微弱的毫伏级的电信号，这些信号必须要经过放大才能被单片
机识别。检测装置设置多级放大电路，为保持输出数据的稳定，各级之间采用直接耦合连接方式。为了消除电路本身和外部电磁场的干扰，放大电路后接入有源低通滤波电路。在使用检测装置检测过程中，考虑到传感头手动扫过被测工件的速度不是很快，设计所采用滤波电路的频率应低于市电频率50HZ，这样对于交流220V电源的干扰不再考虑。
[0030]检测装置采用的单片机芯片为PIC16F877A，模数转换器所采用的电压为单极性的，而从放大器和滤波器出来的信号是双极性的信号，所以需要一级电压转换电路,把信号电压的范围从
‑
V
CC
～+V
CC
变为0～+V
CC
，使得信号的幅度减小一半，而信号的波形形状却不能发生改变，这就需要一种电压转换电路(如图2)。
[0031]检测装置以PIC16F877A单片机为主要控制元件。它是一款功能完备、性价比高的PIC 8位中档单片机，内置10位分辨率的A/D转换器，最多可带有8位模拟量输入通道，用来将外部的模拟量转换成单片机可以接受和处理的数字量。一块PIC16F877A芯片就可以组成独立的数据采集系统；同时连接12864液晶模块，组成磁场显示电路。从电压转换电路出来的整理后的电压信号，可直接进入单片机模数转换器的输入端RA0，在其内部进行模数转换。从微分电路如图3出来的电压信号，直接进入单片机模数转换器的输入端RA1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.小型金属磁记忆裂纹检测方法，其特征在于：其包括如下的步骤：S1：归零处理：这样可消除地球磁场或环境磁场的影响；S2：利用传感器头扫描被测工件，传感器的信号经放大电路放大后被单片机实时采集；S3：利用传感器头扫描被测工件，传感器的信号经放大电路放大、微分后被单片机实时采集S4：数据处理：检测磁场曲线时对采集的信号进行处理计算，形成一条残余磁性分布曲线，即Hp曲线，观察曲线是否过零点；S5：数据处理2：对放大微分后采集的信号进行处理计算后，得到广义梯度Dx曲线，根据Dx大小的变化进一步标识出应力集中部位。2.根据权利要求1所述的小型金属磁记忆裂纹检测方法，其特征在于，步骤S5中，应力集中部位的标识具体过程包括：根据在缺陷和应力相对集中的地方，磁场的切向分量Hp(x)具有最大值，而法向分量Hp(y)改变符号且具有零值点,这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后继续保留,并出现较大的梯度峰值dHP(y)/dx；通过漏磁场法向分量Hp(y)的测定,并且测量梯度值K＝dHP(y)/dx,推断工件的应力集中部位，从而判断该部件是否存在缺陷，实现早期诊断；实际测量中是用广义梯度Dx代替梯度峰值dHP(y)/dx，从而判断该部件是否存在缺陷。3.根据权利要求1所述的小型金属磁记...

【专利技术属性】
技术研发人员：鹿勇，
申请(专利权)人：烟台大学，
类型：发明
国别省市：