一种基于退磁校正的应力定量化磁测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于退磁校正的应力定量化磁测装置及方法，装置具体包括：闭路测量单元和开路测量单元；闭路测量单元包括：激励电路

【技术实现步骤摘要】
一种基于退磁校正的应力定量化磁测装置及方法


[0001]本专利技术属于电磁无损检测中应力和磁场检测
，具体涉及一种低基于退磁校正的应力定量化磁测装置及其测量方法
。

技术介绍

[0002]铁磁材料因其优良的机械性能已被广泛地应用于较多工程实践，对于铁磁材料磁学性能及其应用的研究同样引起了诸多学者的关注
。
[0003]在实际工程应用中，铁磁材料的使用环境通常是应力场和外磁场并存的
。
在应力场和外磁场耦合作用下，铁磁材料的宏观磁滞特性将发生明显变化，这便是铁磁材料重要的磁学属性之一
——
力磁耦合效应
。
[0004]明晰力磁耦合效应对于铁磁材料在实际工程的应用是具有重要理论指导意义的
。
例如，电动机和变压器等机电设备在实际使用过程中存在的振动
、
噪声和磁滞损耗等问题都与电机铁芯的力磁耦合效应息息相关；
[0005]再者，在电磁无损检测中，力磁耦合效应是铁磁材料应力磁测的基本原理依据
。
与此同时，由于缺乏相关规范的指导，目前尚未有关于铁磁材料力磁耦合试验研究中标准试件的规定，这使得退磁场对试验结果的影响无法被较好地厘清
。
[0006]在铁磁材料的静磁测量中，通常可以采用标准环形样品进行相关测量工作，即闭合回路测量
。
但是在力磁耦合测量中，由于需要同时对样品进行力学加载，常规环形样品无法满足要求，因此需要用到条状
(
或带状/>)
样品
。
[0007]条状
(
或带状
)
样品的磁通回路通常不均匀且无法闭合，因此称为开路测量
。
针对条状
(
或带状
)
样品在开路测量中存在的退磁效应及其校正方法，现有技术中只适用于静磁学测量，并且需要满足如下先置条件：
[0008]1)
样品需要全部置于长度足够的螺线管
(
励磁线圈
)
中；
[0009]2)
螺线管内部需要形成较为均匀的外加磁场
。
这就导致了该方法无法满足力学加载的要求
。
如果需要进行力学加载，样品长度势必会长于螺线管长度，因此无法采用该方法
。
另外，在开路力磁耦合测量中，相关学者提出了在拉伸加载时可以在样品中部夹持磁轭的方法以使磁通形成闭合回路
。
但该方法受磁轭自身材料属性影响较大
——
磁轭自身的剩磁
、
矫顽力以及磁导率等参数均对测量结果影响明显
。

技术实现思路

[0010]为了解决环形标准样品
(
能形成闭合均匀回路
)
无法进行力学加载和条状
(
或带状
)
拉伸样品或实际形状的待测对象的磁测量结果严重偏离其本身真实磁学材料属性
(
受退磁场影响
)
的技术问题，本申请提供一种基于退磁校正的应力定量化磁测装置及方法，装置具体包括：
[0011]闭路测量单元和开路测量单元；
[0012]闭路测量单元包括：第一基本测量单元和第一测试对象；其中第一基本测量单元
包括激励电路
、
检测电路
、
激励线圈和检测线圈；测试对象为标准闭路样品；
[0013]开路测量单元包括：第二基本测量单元和第二测试对象；其中第二基本测量单元包括激励电路
、
检测电路
、
激励线圈和检测线圈；第二测试对象为开路测量样品或待测对象；
[0014]所述标准闭路样品呈封闭型；所述开路测量样品或待测对象呈开放型；
[0015]除了闭路测量单元的标准闭路样品与开路测量单元的开路测量样品或待测对象不同外，所述闭路测量单元与所述开路测量单元的第一基本测量单元和第二基本测量单元的部件参数
、
连接方式
、
激励参数和检测参数一致；
[0016]通过闭路测量单元获得的测量结果，对开路测量单元的测量结果进行退磁校正，获取测量材料的真实磁学属性；
[0017]所述激励电路和检测电路通过缠绕于标准闭路样品
、
开路测量样品或待测对象
、
上的激励线圈和检测线圈感应连接；
[0018]所述激励电路为样品提供具有固定频率的交变外加磁场
H0，由激励电源
、
激励电路电阻和激励电路电压表或其他可测量电压的装置组成；
[0019]所述检测电路用于采集样品内部磁通密度变化信号，由检测电路电阻
、
检测电路电容和检测电路电压表或其他可测量电压的装置组成
。
[0020]方法具体如下：
[0021]方法包括以下步骤：
[0022]S1、
利用上述闭路测量单元，对标准闭路测量样品进行检测，以此获得样品材料的标准
B
‑
H
曲线；
[0023]S2、
利用上述开路测量单元，对无应力和加载有系列应力的开路样品进行检测，得到其名义
B
‑
H
曲线；利用
S1
所得的标准
B
‑
H
曲线对开路样品的名义
B
‑
H
曲线进行校正，得到其标准
B
‑
H
曲线；提取校正后标准
B
‑
H
曲线中对应力敏感的磁参数，建立其与已知应力的关系，此即为样品材料磁参数与应力的标定关系；
[0024]S3、
利用与上述
S2
中同样的开路测量单元，对无应力和可能受载有应力的待测对象进行检测，得到其名义
B
‑
H
曲线；采用与
S2
中同样的方法，对待测对象的名义
B
‑
H
曲线进行校正，得到其标准
B
‑
H
曲线；从校正后的待测对象的标准
B
‑
H
曲线中，提取在
S2
中确立的对应力敏感的磁参数；
[0025]S4、
将
S3
提取的磁参数，与
S2
建立的该磁参数与应力的标定关系进行比对，依此对待测对象的受载应力进行量化评估
。
[0026]本专利技术提供的有益效果是：能有效考虑退磁效应影响和通过铁磁材料真实磁学属性
(
磁特征参数
)
定量化表征拉伸应力；可靠快速
、
实操方便
、
不受环境磁场干扰
、
测量结果稳定
。
附图说明...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于退磁校正的应力定量化磁测装置，其特征在于：包括：闭路测量单元和开路测量单元；闭路测量单元包括：第一基本测量单元和第一测试对象；其中第一基本测量单元包括激励电路
(1)、
检测电路
(2)、
激励线圈
(3)
和检测线圈
(4)
；测试对象为标准闭路样品
(5)
；开路测量单元包括：第二基本测量单元和第二测试对象；其中第二基本测量单元包括激励电路
(1)、
检测电路
(2)、
激励线圈
(3)
和检测线圈
(4)
；第二测试对象为开路测量样品或待测对象
(6)
；所述标准闭路样品
(5)
呈封闭型；所述开路测量样品或待测对象
(6)
呈开放型；除了闭路测量单元的标准闭路样品
(5)
与开路测量单元的开路测量样品或待测对象
(6)
不同外，所述闭路测量单元与所述开路测量单元的第一基本测量单元和第二基本测量单元的部件参数
、
连接方式
、
激励参数和检测参数一致；通过闭路测量单元获得的测量结果，对开路测量单元的测量结果进行退磁校正，获取测量材料的真实磁学属性；所述激励电路
(1)
和检测电路
(2)
通过缠绕于标准闭路样品
(5)、
开路测量样品或待测对象
(6)、
上的激励线圈
(3)
和检测线圈
(4)
感应连接；所述激励电路
(1)
为样品提供具有固定频率的交变外加磁场
H0，由激励电源
(11)、
激励电路电阻
(12)
和激励电路电压表或其他可测量电压的装置
(13)
组成；所述检测电路
(2)
用于采集样品内部磁通密度变化信号，由检测电路电阻
(21)、
检测电路电容
(21)
和检测电路电压表或其他可测量电压的装置
(23)
组成
。2.
如权利要求1所述的一种基于退磁校正的应力定量化磁测装置，其特征在于：用闭路测量单元对标准闭路样品
(5)
进行测量，用开路测量单元对开路测量样品或待测对象
(6)
进行测量；其中开路测量样品加载有已知应力，待测对象可能受载有未知应力
。3.
如权利要求1所述的一种基于退磁校正的应力定量化磁测装置，其特征在于：所述标准闭路样品
(5)
和开路测量样品或待测对象
(6)
为同一种铁磁性材料
。4.
一种基于退磁校正的应力定量化磁测方法，应用于如权利要求1～3任一项所述的一种基于退磁校正的应力定量化磁测装置，及基于权利要求1～3优化后得到的检测装置，其特征在于：方法包括以下步骤：
S1、
利用上述闭路测量单元，对标准闭路测量样品进行检测，以此获得样品材料的标准
B
‑
H
曲线；
S2、
利用上述开路测量单元及基于其优化的开路测量单元，对无应力和加载有系列已知应力的开路样品进行检测，得到其名义
B
‑
H
曲线；利用
S1
所得的标准
B
‑
H
曲线对开路样品的名义
B
‑
H
曲线进行校正，得到其标准
B
‑
H
曲线；提取校正后标准
B
‑
H
曲线中对应力敏感的磁参数，建立其与已知应力的关系，此即为样品材料磁参数与应力的标定关系；
S3、
利用与上述
S2
中同样的开路测量单元，对无应力和可能受载有应力的待测对象进行检测，得到其名义
B
‑
H
曲线；采用与
S2
中同样的方法，对待测对象的名义
B
‑
H
曲线进行校正，得到其标准
B
‑
H
曲线；从校正后的待测对象的标准
B
‑
H
曲线中，提取在
S2
中确立的对应力敏感的磁参数；
S4、
将
S3
提取的磁参数，与
S2
建立的该磁参数与应力的标定关系进行比对，依此对待测对象的受载应力进行量化评估
。
5.
如权利要求4所述的一种基于退磁校正的应力定量化磁测方法，其特征在于：步骤
S2
和
S3
中所述的对名义
B
‑
H
曲线进行校正的方法，包括以下步骤：
S21、
利用上述开路测量单元，对无应力的开路测量样品或待测对象
(6)
进行检测，获得开路测量样品或待测对象
(6)
的名义
B
‑
H
曲线；
S22、
基于名义
B
‑
H
曲线与标准
B
‑
H
曲线的关联关系，求出
S21
中名义
B
‑
H
曲线与
S1
中标准
B
‑
H
曲线的关联参数：退磁场参数
N
f
和系数参数
k
m
；
S23、
利用
S21
中的开路测量单元和测量参数，对加载有应力的开路测量样品或待测对象
(6)
进行检测，得到加载不同应力的名义
B
‑
H
曲线；
S24、
利用
S22
所得的退磁场参数
N
f
和系数参数
k
m
，采用与
S22
中同样的关联关系，对
S23
的加载有不同应力的名义
B
‑
H
曲线进行校正，得到加载系列应力的校正后标准
B
‑
H
曲线
。6.
如权利要求4所述的一种基于退磁校正的应力定量化磁测方法，其特征在于：步骤
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红梅，赵春田，曾少昔，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：