本申请属于传感器技术领域，具体涉及一种用于残余应力场检测的阵列磁传感器、装置和方法，旨在解决现有技术中应用九极磁传感器进行残余应力布点检测时，测量效率低、人力成本较高的问题。本申请的阵列磁传感器包括阵列式九极磁传感器和连接机构，阵列式九极磁传感器用于对待测区域进行残余应力检测，包括多个呈阵列式排布的九极磁传感器；连接机构与所述阵列式九极磁传感器连接，用于阵列式九极磁传感器的展开和合拢。应用本申请的阵列磁传感器，能够快速完成铁磁构件待测区域的残余应力的检测，携带方便、检测效率明显提高，降低了人工成本。本。本。
【技术实现步骤摘要】
用于残余应力场检测的阵列磁传感器、装置和方法
[0001]本申请属于传感器
，具体涉及一种用于残余应力场检测的阵列磁传感器、装置和方法。
技术介绍
[0002]残余应力广泛存在于铸造、焊接、热处理等加工后的结构件内，会对材料的物理、力学性能产生巨大影响，对结构件的强度造成很大危害，严重影响结构件的质量和安全使用，因此一种快速、准确的残余应力检测传感器的开发和应用具有重要意义。在残余应力的检测方法中，磁测法可接触或非接触直接检测，检测速度快，效率高，尤其是基于磁各向异性的残余应力磁测法，应用九极传感器，不需旋转就能够检测出被测点的残余应力大小和方向，在铁磁构件残余应力的检测及评估中具有巨大的应用优势。
[0003]但现有的基于磁各向异性的残余应力磁测装置，应用九极磁传感器进行布点检测时，测量点选择需要耗费大量时间，测量时需手持单点九极传感器逐点地进行测量，直至测完所有点，存在测量效率低、人力成本较高的问题。
技术实现思路
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]为了解决现有技术中应用九极磁传感器进行残余应力布点检测时，测量效率低、人力成本较高的问题，本申请提出了一种用于残余应力场检测的阵列磁传感器、装置和方法。
[0006](二)技术方案
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0008]本专利技术第一方面提出了一种用于残余应力场检测的阵列磁传感器，其特征在于，该阵列磁传感器包括阵列式九极磁传感器和连接机构；
[0009]所述阵列式九极磁传感器用于对待测区域进行残余应力检测，包括多个呈阵列式排布的九极磁传感器；所述九极磁传感器包括九极磁芯、励磁线圈、第一检测线圈和第二检测线圈；所述励磁线圈绕制于所述九极磁芯的励磁柱，所述第一检测线圈和所述第二检测线圈分别绕制于所述九极磁芯中的4个检测柱；
[0010]所述连接机构与所述阵列式九极磁传感器连接，用于所述阵列式九极磁传感器的展开和合拢。
[0011]可选地，所述连接机构为推拉式连接机构或折叠式连接机构。
[0012]可选地，所述阵列式九极磁传感器包括两个九极磁传感器子阵列，所述推拉式连接机构包括第一连接组件、多个与所述九极磁传感器对应的夹持组件；
[0013]所述夹持组件用于夹持固定所述九极磁传感器；
[0014]所述第一连接组件包括左侧连接组件、右侧连接组件和限位连接组件，所述左侧连接组件和右侧连接组件通过所述限位连接组件活动连接；所述左侧连接组件和右侧连接
组件分别固定连接两个传感器子阵列的夹持组件。
[0015]可选地，所述左侧连接组件和所述右侧连接组件为铰链型连接组件，所述限位连接组件包括可折叠连接杆和套设于所述可折叠连接杆的限位环，所述可折叠连接杆的第一端固定连接于所述左侧连接组件，所述可折叠连接杆的第二端固定设置有限位件。
[0016]可选地，所述推拉式连接机构中，相邻夹持组件之间的距离小于九极磁传感器直径的5倍。
[0017]可选地，所述折叠式连接机构包括第二连接组件、多个与所述九极磁传感器对应的夹持组件，所述第二连接组件分别固定连接每个九极磁传感器对应的夹持组件；
[0018]所述第二连接组件包括一个连接板和2N个长度相等的连接带，所述连接板的中间依次等间距固定连接N个九极磁传感器，所述连接板的两侧依次与2N个连接带可活动连接，所述连接带上依次等间距固定连接多个九极磁传感器。
[0019]可选地，所述九极磁传感器包括九极磁传感器本体、传感器外壳和弹簧组件，所述九极磁传感器本体设置并固定于所述传感器外壳中，所述弹簧组件与所述九极磁传感器本体底端固定连接。
[0020]可选地，所述弹簧组件包括支撑座和弹簧，所述弹簧一端与所述支撑座连接，一端与所述九极磁传感器本体底端连接。
[0021]本专利技术第二方面提出了一种用于残余应力场检测的装置，该装置包括：如上第一方面中任一项所述的用于残余应力场检测的阵列磁传感器，以及励磁单元、检测信号处理单元、残余应力计算单元；
[0022]所述励磁单元与所述阵列式九极磁传感器连接，用于产生所述阵列式九极磁传感器的励磁电流；
[0023]所述检测信号处理单元用于对所述阵列式九极磁传感器输出的感应电压信号进行放大、滤波处理，并将处理后的电压信号发送至所述残余应力计算单元；
[0024]所述残余应力计算单元用于接收所述检测信号处理单元输出的电压信号，基于所述电压信号计算每个测量点的主应力差和最大主应力方向角，利用剪应力差法得到偶数行测量点的主应力和分应力。
[0025]可选地，该装置还包括：
[0026]残余应力显示单元，用于接收并显示所述残余应力计算单元输出的各待测点的主应力和分应力；
[0027]信号调节单元，用于调节所述励磁单元产生的励磁电流的大小和频率。
[0028]本专利技术第三方面提出了一种铁磁构件焊缝区残余应力场的检测方法，该方法包括：
[0029]步骤S10、将如上第一方面中任一项所述的用于残余应力场检测的阵列磁传感器置于待测区域，设置每个九极磁传感器与被测构件表面的检测方式；
[0030]步骤S20、基于待检测残余应力场的深度，通过趋肤效应公式确定阵列式九极磁传感器的励磁电流的频率；
[0031]步骤S30、对所述阵列式九极磁传感器加载励磁电流，通过所述阵列式九极磁传感器测量得到所述待测区域内的每个测量点的第一感应电压和第二感应电压，所述第一感应电压和所述第二感应电压是两个方向垂直的主应力变化引起的感应电压；
[0032]步骤S40、根据预先确定的九极磁传感器标定系数和在每个测量点测量得到的第一感应电压和第二感应电压，计算得到各测量点的主应力方向角和主应力差；
[0033]步骤S50、基于各测量点的主应力方向角和主应力差，通过所述阵列式九极磁传感器中传感器间的位置关系确定测量点中各目标测量点的主应力的大小和方向、沿所述检测方向和垂直所述检测方向的分应力的大小；其中，所述目标测量点为所述阵列式九极磁传感器中任意三行或三列的中间的行或列对应的测量点；
[0034]步骤S60、在所述待测区域上以预设的角度旋转所述阵列式九极磁传感器；
[0035]步骤S70、重复执行步骤S30
‑
S60，直至旋转角度累计达到360度，得到所述待测区域上最大的主应力和分应力。
[0036]可选地，九极磁传感器底端与被测构件表面的检测方式为非接触时，每个九极磁传感器底端与被测构件表面的距离相同。
[0037](三)有益效果
[0038]本申请的有益效果是：本申请的阵列磁传感器包括阵列式九极磁传感器和连接机构，阵列式九极磁传感器用于对待测区域进行残余应力检测，包括多个呈阵列式排布的九极磁传感器；连接机构与所述阵列式九极磁传感器连接，用于阵列式九极磁传感器的展开和合拢。应用本申请的推拉式阵列磁传感器，能够快速完成铁磁构件待测区域的残余应力的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于残余应力场检测的阵列磁传感器，其特征在于，该阵列磁传感器包括阵列式九极磁传感器和连接机构；所述阵列式九极磁传感器用于对待测区域进行残余应力检测，包括多个呈阵列式排布的九极磁传感器；所述九极磁传感器包括九极磁芯、励磁线圈、第一检测线圈和第二检测线圈；所述励磁线圈绕制于所述九极磁芯的励磁柱，所述第一检测线圈和所述第二检测线圈分别绕制于所述九极磁芯中的4个检测柱；所述连接机构与所述阵列式九极磁传感器连接，用于所述阵列式九极磁传感器的展开和合拢。2.根据权利要求1所述的用于残余应力场检测的阵列磁传感器，其特征在于，所述连接机构为推拉式连接机构或折叠式连接机构。3.根据权利要求2所述的用于残余应力场检测的阵列磁传感器，其特征在于，所述阵列式九极磁传感器包括两个九极磁传感器子阵列，所述推拉式连接机构包括第一连接组件、多个与所述九极磁传感器对应的夹持组件；所述夹持组件用于夹持固定所述九极磁传感器；所述第一连接组件包括左侧连接组件、右侧连接组件和限位连接组件，所述左侧连接组件和右侧连接组件通过所述限位连接组件活动连接；所述左侧连接组件和右侧连接组件分别固定连接两个传感器子阵列的夹持组件。4.根据权利要求3所述的用于残余应力场检测的阵列磁传感器，其特征在于，所述左侧连接组件和所述右侧连接组件为铰链型连接组件，所述限位连接组件包括可折叠连接杆和套设于所述可折叠连接杆的限位环，所述可折叠连接杆的第一端固定连接于所述左侧连接组件，所述可折叠连接杆的第二端固定设置有限位件。5.根据权利要求3所述的用于残余应力场检测的阵列磁传感器，其特征在于，所述推拉式连接机构中，相邻夹持组件之间的距离小于九极磁传感器直径的5倍。6.根据权利要求2所述的用于残余应力场检测的阵列磁传感器，其特征在于，所述折叠式连接机构包括第二连接组件、多个与所述九极磁传感器对应的夹持组件，所述第二连接组件分别固定连接每个九极磁传感器对应的夹持组件；所述第二连接组件包括一个连接板和2N个长度相等的连接带，所述连接板的中间依次等间距固定连接N个九极磁传感器，所述连接板的两侧依次与2N个连接带可活动连接，所述连接带上依次等间距固定连接多个九极磁传感器。7.根据权利要求1所述的用于残余应力场检测的阵列磁传感器，其特征在于，所述九极磁传感器包括九极磁传感器本体、传感器外壳和弹簧组件，所述九极磁传感器本体设置并固定于所述传感器外壳中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁克勤，辛伟，
申请(专利权)人：中国特种设备检测研究院，
类型：发明
国别省市：
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