铁磁性高温合金蠕变损伤磁声检测表征方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了铁磁性高温合金蠕变损伤磁声检测表征方法及装置，该方法，包括对待测的铁磁性高温合金进行表面预处理，使得磁声检测装置可以紧密贴合于待测材料表面；对被测材料施加多频猝发脉冲激励；对被测区域处的磁声响应信号进行高灵敏度联合拾取；对拾取到的磁声响应信号进行多参量解耦，得到解耦后的磁声参量；对解耦后的各磁声参量进行特征提取；建立铁磁性高温合金蠕变损伤状态与磁声参量特征之间的对应关系模型；采用物理启发式神经网络对铁磁性高温合金蠕变损伤状态进行可靠表征

【技术实现步骤摘要】
铁磁性高温合金蠕变损伤磁声检测表征方法及装置


[0001]本专利技术涉及蠕变无损检测
，特别是涉及铁磁性高温合金蠕变损伤磁声检测表征方法及装置
。

技术介绍

[0002]铁磁性高温合金是超
(
超
)
临界电站锅炉主蒸汽管道等关键设备的主体材料，其长期在高压
、
高温等复杂环境中服役极易产生蠕变损伤
。
通常，这些铁磁性高温合金材料发生蠕变断裂前的总蠕变应变量仅为1％
‑2％，难以被检测关注
。
然而一旦发生蠕变失效或蠕变断裂，对于发电厂站乃至整个电力系统将造成严重的安全事故和经济损失
。
早期蠕变损伤演化过程通常占据材料服役总寿命的
70
％～
80
％，微观上表现为位错密度及分布变化
、
亚晶粒及晶粒粗化
、
微孔洞及微裂纹产生等，宏观上表现为机械性能的渐进性退化，其蠕变演化过程呈现时间相关和多尺度特征，现有手段仅能采用金相分析
、
微米压入测试等有损方式进行测试评价，而传统无损检测方法难以对微米尺度上的蠕变损伤状态进行有效检测与表征
。
因此，亟需研究可适用于铁磁性高温合金蠕变演化状态表征的无损检测新方法
。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一
。
[0004]为此，本专利技术提出了一种铁磁性高温合金蠕变损伤磁声检测表征方法，该方法可以在不损坏被测铁磁性材料结构的前提下对材料的蠕变损伤状态进行有效检测与评价
。
[0005]本专利技术的另一个目的在于提出一种铁磁性高温合金蠕变损伤磁声检测表征装置
。
[0006]为达上述目的，本专利技术一方面提出一种铁磁性高温合金蠕变损伤磁声检测表征方法，包括：
[0007]构建基于待检测的金属材料的闭合磁回路；
[0008]利用磁声检测装置检测得到金属材料和闭合磁回路的磁声响应信号；
[0009]对所述磁声响应信号进行多参量解耦得到解耦后的磁声参量，并对解耦后的磁声参量进行特征提取得到磁声参量特征；
[0010]构建金属材料的蠕变损伤状态与所述磁声参量特征之间的对应关系模型，并基于所述对应关系模型和蠕变损伤状态表征模型的输出结果对蠕变损伤状态进行表征
。
[0011]本专利技术实施例的铁磁性高温合金蠕变损伤磁声检测表征方法还可以具有以下附加技术特征：
[0012]在本专利技术的一个实施例中，在构建基于待测的金属材料的闭合磁回路之前，所述方法，还包括：
[0013]对待检测的金属材料表面进行预处理
。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，利用永磁体与所述金属材料构建闭合磁回路以得到直流磁化场；在所述永磁体上缠绕交流激励线圈以得到交流磁化场；其中，所述交流磁化场是同时由多个不同频率的猝发脉冲激发形成的
。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，利用磁声检测装置检测得到金属材料和闭合磁回路的磁声响应信号，包括：
[0016]利用磁声检测装置中的高敏感磁阻传感模块检测得到金属材料周围的微磁扰动信号；
[0017]利用磁声检测装置中的微弱声波探测模块检测得到金属材料表面的声波信号；
[0018]利用磁声检测装置中的感应线圈拾取模块检测得到闭合磁回路中的感应电磁信号
。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，对所述磁声响应信号进行多参量解耦得到解耦后的磁声参量，包括：
[0020]对所述感应电磁信号进行频谱分析以基于幅值大于预设阈值的频率分量得到电磁信号分量集；
[0021]对所述微磁扰动信号进行时域分析以滤除直流磁化作用下的静态漏磁分量和交流磁化作用下的交流电磁分量，以得到第一磁声参量；
[0022]对所述声波信号进行频域分析以在频域中滤除与所述电磁信号分量集中相同的频率分量信号后变换回时域，以得到第二磁声参量
。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，对解耦后的磁声参量进行特征提取得到磁声参量特征，包括：
[0024]对所述第一磁声参量进行特征提取得到第一磁声参量特征；其中，所述第一磁声参量特征，包括最大幅值
、
包络平均值
、
包络宽度和峰值时间间隔中的多种；
[0025]对所述第二磁声参量进行特征提取得到第二磁声参量特征，其中，所述第二磁声参量特征，包括能量强度
、
均方根电压
、
脉冲计数和双峰间距中的多种
。
[0026]在本专利技术的一个实施例中，构建金属材料的蠕变损伤状态与所述磁声参量特征之间的对应关系模型，包括：
[0027]获取金属材料的不同蠕变损伤程度实验值；
[0028]获取不同蠕变损伤程度实验值下的磁声参量特征，并对不同参量特征与材料蠕变特征进行相关性分析得到相关性分析结果；
[0029]基于所述相关性分析结果构建磁声参量特征与蠕变损伤状态之间的对应关系模型
。
[0030]在本专利技术的一个实施例中，基于所述对应关系模型和蠕变损伤状态表征模型的输出结果对蠕变损伤状态进行表征，包括：
[0031]构建基于物理启发式神经网络的蠕变损伤状态表征模型；
[0032]将磁声参量特征输入至所述蠕变损伤状态表征模型以输出金属材料的蠕变损伤程度真实值；
[0033]利用所述对应关系模型计算得到模型统计输出结果，并基于所述蠕变损伤程度真实值和所述模型统计输出结果对蠕变损伤状态进行表征
。
[0034]在本专利技术的一个实施例中，所述金属材料，包括铁磁性高温合金；所述对待检测的金属材料表面进行预处理，包括：
[0035]对待检测的铁磁性高温合金的表面进行表面预处理，其中，所述表面预处理，包括表面清洁和抛光处理
。
[0036]为达上述目的，本专利技术另一方面提出一种铁磁性高温合金蠕变损伤磁声检测表征装置，包括：
[0037]闭合磁回路构建模块，用于构建基于待检测的金属材料的闭合磁回路；
[0038]磁声响应信号检测模块，用于利用磁声检测装置检测得到金属材料和闭合磁回路的磁声响应信号；
[0039]磁声参量特征获取模块，用于对所述磁声响应信号进行多参量解耦得到解耦后的磁声参量，并对解耦后的磁声参量进行特征提取得到磁声参量特征；
[0040]蠕变损伤状态表征模块，用于构建金属材料的蠕变损伤状态与所述磁声参量特征之间的对应关系模型，并基于所述对应关系模型和蠕变损伤状态表征模型的输出结果对蠕变损伤状态进行表征
。
[0041]本专利技术实施例的铁磁性高温合金蠕变损伤磁声检测表征方法和装置，可以在不损坏被测铁磁性材料结构的前提下，对材料的蠕变损伤状态进行有效检测与评价
。
通过对被测材料施加多频猝发脉冲激励，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种铁磁性高温合金蠕变损伤磁声检测表征方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：构建基于待检测的金属材料的闭合磁回路；利用磁声检测装置检测得到金属材料和闭合磁回路的磁声响应信号；对所述磁声响应信号进行多参量解耦得到解耦后的磁声参量，并对解耦后的磁声参量进行特征提取得到磁声参量特征；构建金属材料的蠕变损伤状态与所述磁声参量特征之间的对应关系模型，并基于所述对应关系模型和蠕变损伤状态表征模型的输出结果对蠕变损伤状态进行表征
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在构建基于待测的金属材料的闭合磁回路之前，所述方法，还包括：对待检测的金属材料表面进行预处理
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用永磁体与所述金属材料构建闭合磁回路以得到直流磁化场；在所述永磁体上缠绕交流激励线圈以得到交流磁化场；其中，所述交流磁化场是同时由多个不同频率的猝发脉冲激发形成的
。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用磁声检测装置检测得到金属材料和闭合磁回路的磁声响应信号，包括：利用磁声检测装置中的高敏感磁阻传感模块检测得到金属材料周围的微磁扰动信号；利用磁声检测装置中的微弱声波探测模块检测得到金属材料表面的声波信号；利用磁声检测装置中的感应线圈拾取模块检测得到闭合磁回路中的感应电磁信号
。5.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对所述磁声响应信号进行多参量解耦得到解耦后的磁声参量，包括：对所述感应电磁信号进行频谱分析以基于幅值大于预设阈值的频率分量得到电磁信号分量集；对所述微磁扰动信号进行时域分析以滤除直流磁化作用下的静态漏磁分量和交流磁化作用下的交流电磁分量，以得到第一磁声参量；对所述声波信号进行频域分析以在频域中滤除与所述电磁信号分量集中相同的频率分量信号后变换回时域，以得到第二磁声参量
。6.
根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对解耦后的磁声参量进行特征提取得到磁声参量特征，包括：对所述第一磁声参量进行特征提取得到第一磁声参量特征；其中，所述第一磁声参量特征，包括最大幅值
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄松岭，彭丽莎，李世松，王珅，刘旭菲，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：