工件曲面微裂纹检测装置和方法制造方法及图纸

本申请公开了一种工件曲面微裂纹检测装置和方法。该装置包括磁化器，放置于待测工件的曲面上方，包括柔性的双层排线，双层排线包括下层排线和上层排线，下层排线重合地放置在上层排线的下方，下层排线和上层排线均可独立地构成闭合回路，用于在磁化器靠近曲面的一侧与曲面相互平行的情况下，对待测工件的曲面施加交流磁化场；传感器阵列，夹持地设置于目标位置，目标位置为下层排线和上层排线之间并且为磁化器的靠近曲面的一侧，传感器阵列用于检测目标位置交流磁场的磁感应强度，以根据目标位置交流磁场的磁感应强度识别待测工件的曲面上的微裂纹。采用本装置将有助于提高微裂纹的检测精度。的检测精度。的检测精度。

【技术实现步骤摘要】
工件曲面微裂纹检测装置和方法


[0001]本申请涉及无损检测
，更具体地，涉及一种工件曲面微裂纹检测装置和方法。

技术介绍

[0002]为了保证基础设施和机械设备的正常使用，需要对其铁磁性构件定期地进行无损检测。诸如冷热轧轧辊、飞机叶片、轴承滚子等铁磁性构件，它们在使用过程中不仅要承受工作过程中的剧烈振动，还要直接承受巨大的交变载荷作用，因此在这些工件表面极易产生振动裂纹和疲劳裂纹，这些裂纹的主要特征为：深度小(十几微米)、长度短、易扩展、方向多样、并且检测空间小。针对表面为曲面的工件表面缺陷无损检测问题是目前的工程难点和研究热点，因此，亟需一种针对工件曲面上的微米级裂纹的无损检测方法。
[0003]电磁无损检测是一种应用电磁场与工件相互作用的非破坏性检测技术，它具有非接触、响应速度快、灵敏度高、易实现自动化等诸多优势。传统的针对工件曲面上的微米级裂纹的电磁无损检测包括磁粉检测、涡流检测、漏磁检测等。其中，磁粉检测精度高，但不易实现自动化、污染环境；涡流检测受环境影响大、误报率较高；漏磁检测自动化程度较高，但背景磁场大、磁化曲面工件较困难。可见，传统的针对工件曲面上的微米级裂纹的电磁无损检测仍然存在微裂纹的检测精度低、无法适用于复杂曲面等问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种工件曲面微裂纹检测装置和方法，将有助于提高微裂纹的检测精度，能够适用于各种曲率的曲面上的微裂纹检测。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的第一个方面，提供了一种工件曲面微裂纹检测装置，该装置包括：
[0006]磁化器，放置于待测工件的曲面上方，包括柔性的双层排线，双层排线包括下层排线和上层排线，下层排线重合地放置在上层排线的下方，下层排线和上层排线均可独立地构成闭合回路，用于在磁化器靠近曲面的一侧与曲面相互平行的情况下，对待测工件的曲面施加交流磁化场；
[0007]传感器阵列，夹持地设置于目标位置，目标位置为下层排线和上层排线之间并且为磁化器的靠近曲面的一侧，传感器阵列用于检测目标位置交流磁场的磁感应强度，以根据目标位置交流磁场的磁感应强度识别待测工件的曲面上的微裂纹。
[0008]进一步地，传感器阵列包括多个传感元件，传感器阵列用于检测目标位置交流磁场的磁感应强度，以根据目标位置交流磁场的磁感应强度识别待测工件的曲面上的微裂纹，包括传感器阵列用于在任一个传感元件所在空间区域的背景磁场的切向分量接近于零的情况下，检测目标位置交流磁场的磁感应强度，以根据目标位置交流磁场的磁感应强度识别待测工件的曲面上的微裂纹，切向是待测工件的曲面的切线方向。
[0009]进一步地，上层排线和下层排线均采用柔性印刷电路板，且结构一致。
[0010]进一步地，传感元件采用TMR(隧道磁电阻效应)元件。
[0011]进一步地，传感器阵列由多个TMR元件沿待测工件的横向方向排列得到。
[0012]进一步地，磁化器还用于在其靠近曲面的一侧与曲面相互平行的情况下，对待测工件的曲面施加感应电流场，感应电流场用于产生二次磁场，传感器阵列还用于检测目标位置二次磁场的磁感应强度，以根据目标位置二次磁场的磁感应强度识别待测工件的曲面上的微裂纹。
[0013]按照本专利技术的第二个方面，还提供了一种工件曲面微裂纹检测方法，应用于上述工件曲面微裂纹检测装置，该方法包括：
[0014]产生检测激励源，检测激励源的激励强度为下层排线的激励强度和上层排线的激励强度的矢量和；
[0015]设置传感器阵列的工作环境为近零切向背景磁场；
[0016]在传感器阵列的工作环境为近零切向背景磁场、且待测工件在检测激励源中沿纵向运动的情况下，获取传感器阵列的输出信号，传感器阵列的输出信号包括多个传感元件的输出信号，用于表征目标位置的磁感应强度，以根据目标位置的磁感应强度识别待测工件的曲面上的微裂纹，其中，每个传感元件的输出信号用于表征其所在空间区域的背景磁场的切向分量。
[0017]进一步地，在产生检测激励源之前，上述工件曲面微裂纹检测方法还包括通过仿形控制机构，将工件曲面微裂纹检测装置靠近待测工件的曲面的一侧调整为与待测工件的曲面相互平行。
[0018]进一步地，在产生检测激励源之前，上述工件曲面微裂纹检测方法还包括通过程控信号发生器，产生交流的第一激励电流和第二激励电流，将第一激励电流输入至磁化器的下层排线，并将第二激励电流输入至磁化器的上层排线，第一激励电流和第二激励电流具有相同幅值、相同频率和相同相位。
[0019]进一步地，近零切向背景磁场表示任一个传感元件的输出信号接近于零，设置传感器阵列的工作环境为近零切向背景磁场，包括通过程控信号发生器，在第一激励电流的幅值不变的情况下，调节第二激励电流的幅值，直至有一个传感元件的输出信号接近于零时停止调节。
[0020]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0021](1)本专利技术提供的工件曲面微裂纹检测装置，通过采用柔性的双层排线结构的磁化器，能够对工件曲面进行仿形磁化，进而能够极大地克服由于提离变化导致信号不稳定的问题，避免提离变化对微裂纹的检测精度的影响；还能够适用于各种曲率的曲面的微裂纹检测，尤其是复杂曲面，适用范围广。并且，通过在传感器阵列工作在近零切向背景磁场的情况下进行裂纹检测，能够达到提高微裂纹的检测精度的目的。
[0022](2)通过采用高精度的TMR元件阵列作为传感器阵列，能够具备曲面微米级裂纹的检测能力。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本申请实施例提供的一种工件曲面微裂纹检测装置的结构示意图；
[0025]图2为本申请实施例提供的一种工件曲面微裂纹检测方法的流程示意图；
[0026]图3为本申请实施例提供的在应用工件曲面微裂纹检测装置的检测过程中，在待测工件的上方形成的磁感线空间分布的纵向截面示意图；
[0027]图4为本申请实施例提供的TMR元件阵列检测大曲率的工件曲面上横向裂纹的输出电压变化情况的示意图；
[0028]图5为本申请实施例提供的单个TMR元件检测不同曲率的工件曲面上裂纹的输出电压变化情况的示意图；
[0029]图6为本申请实施例提供的单个TMR元件检测磁粉试片上不同深度的裂纹的输出电压变化情况的示意图。
[0030]附图标记说明：
[0031]1–
磁化器，2
–
传感器阵列，3
–
待测工件，4
–
磁感线。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工件曲面微裂纹检测装置，其特征在于，包括：磁化器，放置于待测工件的曲面上方，包括柔性的双层排线，所述双层排线包括下层排线和上层排线，所述下层排线重合地放置在所述上层排线的下方，所述下层排线和所述上层排线均可独立地构成闭合回路，用于在所述磁化器靠近所述曲面的一侧与所述曲面相互平行的情况下，对所述待测工件的曲面施加交流磁化场；传感器阵列，夹持地设置于目标位置，所述目标位置为所述下层排线和所述上层排线之间并且为所述磁化器的靠近所述曲面的一侧，所述传感器阵列用于检测目标位置交流磁场的磁感应强度，以根据所述目标位置交流磁场的磁感应强度识别所述待测工件的曲面上的微裂纹。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器阵列包括多个传感元件，所述传感器阵列用于检测目标位置交流磁场的磁感应强度，以根据所述目标位置交流磁场的磁感应强度识别所述待测工件的曲面上的微裂纹，包括：所述传感器阵列用于在任一个传感元件所在空间区域的背景磁场的切向分量接近于零的情况下，检测目标位置交流磁场的磁感应强度，以根据所述目标位置交流磁场的磁感应强度识别所述待测工件的曲面上的微裂纹，所述切向是所述待测工件的曲面的切线方向。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上层排线和所述下层排线均采用柔性印刷电路板，且结构一致。4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述传感元件采用TMR(隧道磁电阻效应)元件。5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述传感器阵列由多个所述TMR元件沿所述待测工件的横向方向排列得到。6.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述磁化器还用于在其靠近所述曲面的一侧与所述曲面相互平行的情况下，对所述待测工件的曲面施加感应电流场，所述感应电流场用于产生二次磁场，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：康宜华，姜春，
申请(专利权)人：武汉华宇一目检测装备有限公司，
类型：发明
国别省市：