CN104007173A - 用于铁磁性材料无损检测的漏磁检测装置 - Google Patents

用于铁磁性材料无损检测的漏磁检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于铁磁性材料无损检测的漏磁检测装置，即本装置中CPU控制模块、同步信号模块、开关电路、功率放大模块、磁化线圈依次连接，同步信号模块的输出端连接延时开关输入端，延时开关输出端连接漏磁信号采集模块输入端，其中漏磁信号采集模块由依次连接的漏磁传感器、前置放大单元、前级滤波单元、A/D采集单元、数字滤波单元、缺陷识别处理单元和报警输出单元构成。本检测装置有效提高铁磁性材料漏磁检测分辨率，提升漏磁检测信噪比，达到发现铁磁性材料的微小缺陷，尤其是薄形铁磁性材料，进而提升了产品质量。

Description

用于铁磁性材料无损检测的漏磁检测装置
技术领域
本发明涉及一种用于铁磁性材料无损检测的漏磁检测装置。
背景技术
漏磁检测是无损检测技术中的一种重要检测手段，主要通过检测铁磁性材料表面和近表面缺陷产生的漏磁场来发现缺陷的特征量，其在原理上与常规的磁粉检测相似，只是在信号的处理方式上采取了检测磁场数据的传感器代替了磁粉显示的方法。
磁化是实现漏磁场可靠检测的第一步，常用的磁化方式有直流和交流磁化两种。然而常规的磁化方式难以满足高精度的漏磁场检测需求。在冷轧薄带钢的检测项目中，产品质量需求为ф0.05mm的微孔缺陷，因此亟需一种超常规的检测技术来满足产品质量的检测需求。
目前的常规漏磁检测主要有两种方式，即磁粉检测和传感器漏磁检测。磁粉检测多适用于慢速自动检测与手动检测，效率较低，且其检测能力难以达到ф0.05mm微孔的需求。利用传感器实施的漏磁检测，常规技术只能勉强达到ф0.4mm的检测需求，且信噪比状况不佳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于铁磁性材料无损检测的漏磁检测装置，利用本检测装置有效提高铁磁性材料漏磁检测分辨率，提升漏磁检测信噪比，达到发现铁磁性材料的微小缺陷，尤其是薄形铁磁性材料，进而提升了产品质量。
为解决上述技术问题，本发明用于铁磁性材料无损检测的漏磁检测装置包括CPU控制模块、同步信号模块、开关电路、功率放大模块、磁化线圈、延时开关和漏磁信号采集模块，所述CPU控制模块的输出端连接所述同步信号模块的输入端，所述同步信号模块的输出端分别连接所述开关电路和延时开关的输入端，所述开关电路的输出端连接所述功率放大模块的输入端，所述功率放大模块的输出端连接所述磁化线圈的输入端，所述延时开关的输出端连接所述漏磁信号采集模块的输入端，所述漏磁信号采集模块包括漏磁传感器、前置放大单元、前级滤波单元、A/D采集单元、数字滤波单元、缺陷识别处理单元和报警输出单元，所述漏磁传感器的输入端连接所述延时开关的输出端，所述漏磁传感器的输出端连接所述前置放大单元的输入端，所述前置放大单元的输出端连接所述前级滤波单元的输入端，所述前级滤波单元的输出端连接所述A/D采集单元的输入端，所述A/D采集单元的输出端连接所述数字滤波单元的输入端，所述数字滤波单元的输出端连接所述缺陷识别处理单元的输入端，所述缺陷识别处理单元的输出端连接所述报警输出单元的输入端。
进一步，本检测装置还包括两个耦合电容，所述两个耦合电容分别连接所述磁化线圈的两端。    
由于本发明用于铁磁性材料无损检测的漏磁检测装置采用了上述技术方案，即本装置中CPU控制模块、同步信号模块、开关电路、功率放大模块、磁化线圈依次连接，同步信号模块的输出端连接延时开关输入端，延时开关输出端连接漏磁信号采集模块输入端，其中漏磁信号采集模块由依次连接的漏磁传感器、前置放大单元、前级滤波单元、A/D采集单元、数字滤波单元、缺陷识别处理单元和报警输出单元构成。本检测装置有效提高铁磁性材料漏磁检测分辨率，提升漏磁检测信噪比，达到发现铁磁性材料的微小缺陷，尤其是薄形铁磁性材料，进而提升了产品质量。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明用于铁磁性材料无损检测的漏磁检测装置的原理框图；
图2为本检测装置中漏磁信号采集模块的原理框图；
图3为采用本装置进行漏磁检测的示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明用于铁磁性材料无损检测的漏磁检测装置包括CPU控制模块1、同步信号模块2、开关电路3、功率放大模块4、磁化线圈5、延时开关6和漏磁信号采集模块7，所述CPU控制模块1的输出端连接所述同步信号模块2的输入端，所述同步信号模块2的输出端分别连接所述开关电路3和延时开关6的输入端，所述开关电路3的输出端连接所述功率放大模块4的输入端，所述功率放大模块4的输出端连接所述磁化线圈5的输入端，所述延时开关6的输出端连接所述漏磁信号采集模块7的输入端，所述漏磁信号采集模块7包括漏磁传感器71、前置放大单元72、前级滤波单元73、A/D采集单元74、数字滤波单元75、缺陷识别处理单元76和报警输出单元77，所述漏磁传感器71的输入端连接所述延时开关6的输出端，所述漏磁传感器71的输出端连接所述前置放大单元72的输入端，所述前置放大单元72的输出端连接所述前级滤波单元73的输入端，所述前级滤波单元73的输出端连接所述A/D采集单元74的输入端，所述A/D采集单元74的输出端连接所述数字滤波单元75的输入端，所述数字滤波单元75的输出端连接所述缺陷识别处理单元76的输入端，所述缺陷识别处理单元76的输出端连接所述报警输出单元77的输入端。
进一步，本检测装置还包括两个耦合电容，所述两个耦合电容分别连接所述磁化线圈的两端。
本检测装置中CPU控制模块可采用TMS320F2812处理芯片，该芯片处理频率可达到100M，拥有多个高速数据采集单元，可以满足本装置的应用需求。其可直接具有本装置中同步信号模块、A/D采集单元、数字滤波单元、缺陷识别处理单元及报警输出单元的功能。本装置中同步信号模块用于同步磁化线圈与漏磁信号采集模块的处理时序，在同步信号模块的一个正脉冲或者负脉冲时间之内，漏磁信号采集模块完成一次完整的工作流程。同步信号模块的同步信号突变脉冲沿触发开关电路发生逻辑变化，触发功率放大模块工作，过滤放大模块采用可调节功放，实现磁化线圈的功率调节。功率放大模块的输出脉冲电压信号直接作用到磁化线圈，产生交变磁场，该磁场进行检测对象的磁化。为了提高磁化耦合效率，避免波形振荡对检测单元的影响。磁化线圈两侧可加装耦合电容以提高耦合效率。同步信号模块同时作用到延迟开关,其主要作用是当磁化场强稳定之后，打开漏磁信号采集模块进行信号的分析处理工作。延迟开关的信号反馈到CPU控制模块并产生一个+5v的脉冲信号输出到漏磁传感器进行漏磁传感器灵敏度重置，同时开启A/D采集单元的信号采集功能。漏磁传感器采集到的漏磁信号首先经过前置放大单元进行放大处理，将毫伏级漏磁信号放大至伏级信号传输到前级滤波单元,前级滤波单元主要将磁化线圈的波动等高频信号进行衰减滤除。经过前级滤波单元处理过的模拟信号传输到A/D采集单元,输出数字信号到数字滤波单元，数字滤波单元可嵌合至CPU控制模块中，可以进行高速滤波的实施。同样缺陷识别处理单元嵌合至CPU控制模块,其主要实现三个功能，第一为进行当前同步信号模块的正脉冲或负脉冲周期内典型漏磁信号的采集处理；第二为当前同步信号模块正脉冲或负脉冲周期内典型漏磁信号与前一个负脉冲或正脉冲周期内典型漏磁信号的比较处理；第三为缺陷与非缺陷的模型自动识别。根据缺陷识别处理单元的检测结果，通过报警输出单元产生相应的报警指示信号，检出铁磁性材料的缺陷。
如图3所示，本装置改变常规的磁化方式为交流脉冲磁化，漏磁传感器71接近铁磁性材料8缺陷时，当信号正脉冲周期91磁化时，信号采集一个经过理论模型匹配的信号H1u ,信号负脉冲周期92激励时，采集信号H1d ，则在一个磁化周期内参与分析的信号H1：
H1=(H1u+H0)–(H1d+H0)    
　=H1u–H1d
同理，漏磁传感器71刚离开铁磁性材料8缺陷时，当信号正脉冲周期91磁化时，信号采集一个经过理论模型匹配的信号H2d,信号负脉冲周期92激励时，采集信号H2u,则在一个磁化周期内参与分析的信号H2:
H2=(H2d+H0)–(H2u+H0)
　              =H2d–H2u
其中H0为背景磁信号，对比H1与H2可发现，二者数值不仅可以避免背景噪声带来的干扰，同时还将产生比普通差分信号更加明显的差异，因此有效提高了铁磁性材料漏磁检测分辨率，提升漏磁检测信噪比，同时自适应的滤波方式，提升了漏磁的检测能力；缺陷识别处理单元可通过软件设置缺陷的自动分析辨识，提高了漏磁检测效率，提升了铁磁性材料的产品质量，本装置尤其适用于薄板产品的质量检测。

Claims (2)

1.一种用于铁磁性材料无损检测的漏磁检测装置，其特征在于：本检测装置包括CPU控制模块、同步信号模块、开关电路、功率放大模块、磁化线圈、延时开关和漏磁信号采集模块，所述CPU控制模块的输出端连接所述同步信号模块的输入端，所述同步信号模块的输出端分别连接所述开关电路和延时开关的输入端，所述开关电路的输出端连接所述功率放大模块的输入端，所述功率放大模块的输出端连接所述磁化线圈的输入端，所述延时开关的输出端连接所述漏磁信号采集模块的输入端，所述漏磁信号采集模块包括漏磁传感器、前置放大单元、前级滤波单元、A/D采集单元、数字滤波单元、缺陷识别处理单元和报警输出单元，所述漏磁传感器的输入端连接所述延时开关的输出端，所述漏磁传感器的输出端连接所述前置放大单元的输入端，所述前置放大单元的输出端连接所述前级滤波单元的输入端，所述前级滤波单元的输出端连接所述A/D采集单元的输入端，所述A/D采集单元的输出端连接所述数字滤波单元的输入端，所述数字滤波单元的输出端连接所述缺陷识别处理单元的输入端，所述缺陷识别处理单元的输出端连接所述报警输出单元的输入端。
2.根据权利要求1所述的用于铁磁性材料无损检测的漏磁检测装置，其特征在于：本检测装置还包括两个耦合电容，所述两个耦合电容分别连接所述磁化线圈的两端。
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