CN108956756A - 一种高灵敏铁磁材料无损检测方法及*** - Google Patents
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Abstract
一种高灵敏铁磁材料无损检测方法,其步骤包括:设置一个磁场探头,能在一个平面范围或某一个方向上对待测样品进行扫描;设置一个移动平台,能带动磁场探头或待测样品根据设定在一个平面范围或某一个方向上移动,移动中磁场探头对待测样品的磁场分布进行扫描;磁场探头测量到的电信号传输给信号检测处理模块,信号检测处理模块对测量到的电信号处理后得到描述磁场大小分布的数据;当待测样品的磁场在一定尺寸范围内超过了设定的差异变化阈值,则对该范围进行标记,对该标记进行显示,并存储数据。本发明测试过程中对材料无损伤,无需充磁及接触,可检测外部以及近表内部的缺陷,功耗低、体积小,可应用在多种检测场合。
Description
技术领域
本发明属于无损检测技术领域,涉及一种高灵敏铁磁材料无损检测方法及***。
背景技术
现有的铁磁性无损检测技术,主要为渗透法、磁粉法、超声波法,X射线或伽马射线法等几类方法。渗透法需预先清洗、需预先充磁或励磁、速度慢,操作不便;磁粉法也需预先清洗、需冲磁与退磁、再清洗等步骤,速度慢、操作不便,不能发现内部相对更深的缺陷和导磁性差(如奥氏体钢)的材料;超声波法的缺陷定位相对不够精确;X射线或伽马射线法的辐射较大,对测试人员有风险。
现有专利CN103075641A公开的非接触式管道磁检测方法,包括以下步骤:步骤1、初步分析,确定工期;步骤2、地面清理,标记路线;步骤3、管道检测;步骤4、检测数据的分析处理;步骤5、数据结果的处理。本发明的非接触式管道磁检测方法,克服了现有接触式探测管道局部缺陷的方法中种种弊端,如需盲目开挖,对管道进行清理消磁,最后还要对管道进行均匀磁化的繁琐过程;利用地球磁场对管道进行均匀磁化,不需对被检工件的表面进行清理或其他预处理,即可对工件表面的检测在线检测,大大简化了检测过程,使速度快,效率高,且探测深度大大加深。该方法针对的对象是距离较长、范围较宽的管道,是根据测量结果与背景磁场大小分布进行对比来得出差异数值,需要额外确定背景值以及对比工作,操作步骤和计算量更多。磁力计移动过程中,需使用至少两个三分量传感器/单分量磁感应矢量传感器在定点位置测量直角坐标中的磁场矢量,形成磁场梯度的张量,且磁力计是通过操作员手工移动进行的,并且允许偏离较大的距离,精度相对来说大大降低了,因而该方法无法测量精密的铁磁材料与零件,并且无法达到例如流水生产线上的快速批量检测要求。
发明内容
本发明提出了一种高灵敏铁磁材料无损检测方法及***,该方法具有较高的测量范围,以及较高的信号频率相应;***定位精度高,可通过综合控制软件自动扫描并输出存储测试结果;可实时分析与显示***检测数据,可根据坐标生成彩色扫描图,可连续存储一个扫描周期数据;该***测试过程中对材料无损伤,无需充磁及接触,可检测外部以及近表内部的缺陷,功耗低、体积小,可应用在多种检测场合。
本发明采用的技术方案是:
一种高灵敏铁磁材料无损检测方法,其步骤包括:
(1)设置一个磁场探头,能在一个平面范围或某一个方向上对待测样品进行扫描;
(2)设置一个移动平台,能带动磁场探头或待测样品根据设定在一个平面范围或某一个方向上移动,移动中磁场探头对待测样品的磁场分布进行扫描;
(3)磁场探头测量到的电信号传输给信号检测处理模块,信号检测处理模块对测量到的电信号处理后得到描述磁场大小分布的数据;
(4)当待测样品的磁场在一定尺寸范围内超过了设定的差异变化阈值,则对该范围进行标记,对该标记进行显示,并存储数据。本发明能够对材料的内部和外表缺陷,以及材料密度不均匀或者不规则部分进行无接触检测,并把经过信号处理的结果进行直观显示;通过移动平台根据设定的参数带动磁场探头或待测样品移动,定位精确度高。可实时分析与显示***检测数据,可根据坐标生成彩色扫描图,可连续存储一个扫描周期数据,数据处理较灵活;测试过程中对材料无损伤,无需充磁及接触,可检测外部以及近表内部的缺陷,功耗低、体积小,可应用在多种检测场合。
进一步,步骤(3)后还包括将获得的磁场大小分布的数据与参考标准件的磁场数据集比较,根据磁场变化异常情况,得到待测样品的磁场分布的一般情况和异常情况,在待测样品的异常情况中进行磁场在一定尺寸范围内是否超过了设定的差异变化阈值的判定。
进一步,步骤(2)中的设定包括扫描范围、扫描精度的参数设定。
进一步,步骤(1)总的磁场探头为高灵敏度的磁场探头。
进一步,步骤(3)中的信号处理模块的载体为嵌入式***或计算机。
一种高灵敏铁磁材料无损检测***,其特征在于:包括能对待测样品的磁场分布进行扫描的磁场探头、能带动的磁场探头或待测样品移动的移动平台,所述移动平台与控制其移动的平台控制模块连接,所述磁场探头与对其测量到的数据进行处理分析后输出和显示结果并存储数据的信号检测处理模块连接。
进一步,所述移动平台上设置有连接部件,所述磁场探头或待测样品安装于连接部件。
进一步,所述平台控制模块包括参数设置模块和驱动模块,所述驱动模块根据预设的参数驱动移动平台移动。
进一步,所述参数设置模块涉及的参数包括扫描范围、扫描精度。
进一步,所述信号检测处理模块为嵌入式***或计算机。
进一步,所述磁场探头是一高灵敏度的磁场探头。
本发明的有益效果:能够对材料的内部和外表缺陷,以及材料密度不均匀或者不规则部分进行无接触检测,并把经过信号处理的结果进行直观显示;具有较高的测量范围,强磁场与弱磁场都能测;较高的信号频率相应;设有精密扫描平台,***定位精度高;可自动扫描并输出存储测试结果,自动化程度高;可实时分析与显示***检测数据,可根据坐标生成彩色扫描图,可连续存储一个扫描周期数据,数据处理较灵活;该***测试过程中对材料无损伤,无需充磁及接触,可检测外部以及近表内部的缺陷,功耗低、体积小,可应用在多种检测场合。
附图说明
图1是本发明的***结构示意图。
图2是本发明的待测样品的磁场分布曲线示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明,但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到,本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
实施例一
本实施例提供了一种高灵敏铁磁材料无损检测方法,其步骤包括:
(1)设置一个高灵敏度的磁场探头1,能在一个平面范围或某一个方向上对待测样品进行扫描;
(2)设置一个移动平台4,能带动磁场探头1或待测样品根据设定的扫描范围、扫描精度在一个平面范围或某一个方向上移动,移动中磁场探头1对待测样品的磁场分布进行扫描;
(3)磁场探头1测量到的电信号传输给信号检测处理模块2,信号检测处理模块2对测量到的电信号处理后得到描述磁场大小分布的数据;
(4)当待测样品的磁场在一定尺寸范围内超过了设定的差异变化阈值,则对该范围进行标记,对该标记进行显示,并存储数据。
本实施例步骤(3)中的信号处理模块2的载体为嵌入式***或计算机。
本实施例中的磁场探头的灵敏度参数,比如优于10nT/Hz1/2(1nT=10-9T,T:特斯拉)。磁场探头类型可以是基于磁阻(例如:异向磁阻AMR或巨磁阻GMR),或基于磁通门,或基于磁光效应,或基于光泵磁测量技术,或基于光纤磁场传感技术。
本发明能够对材料的内部和外表缺陷,以及材料密度不均匀或者不规则部分进行无接触检测,并把经过信号处理的结果进行直观显示;通过移动平台根据设定的参数带动磁场探头或待测样品移动,定位精确度高。可实时分析与显示***检测数据,可根据坐标生成彩色扫描图,可连续存储一个扫描周期数据,数据处理较灵活;测试过程中对材料无损伤,无需充磁及接触,可检测外部以及近表内部的缺陷,功耗低、体积小,可应用在多种检测场合。
实施例二
本实施例与实施例一的不同之处在于,步骤(3)后还包括将获得的磁场大小分布的数据与参考标准件的磁场数据集比较,根据磁场变化异常情况,得到待测样品的磁场分布的一般情况和异常情况,在待测样品的异常情况中进行磁场在一定尺寸范围内是否超过了设定的差异变化阈值的判定。先与参考标准件的磁场数据集进行比较进行一个预判,得到一个待测样品的磁场分布的异常情况,在异常情况中再进行尺寸范围的判定,提高检测效率。
实施例三
参见图1,本实施例提供了一种高灵敏铁磁材料无损检测***,包括能对待测样品的磁场分布进行扫描的高灵敏度的磁场探头1、能带动的磁场探头1或待测样品移动的移动平台4,所述移动平台4与控制其移动的平台控制模块5连接,所述平台控制模块5包括参数设置模块和驱动模块,所述驱动模块根据预设的参数驱动移动平台4移动,所述参数设置模块涉及的参数包括扫描范围、扫描精度,所述驱动模块为精密电机;所述磁场探头1与对其测量到的数据进行处理分析后输出和显示结果并存储数据的信号检测处理模块2连接。
本实施例所述移动平台4上设置有连接部件3,所述磁场探头1或待测样品安装于连接部件3。当磁场探头1安装在连接部件3上时,磁场探头1随着移动平台3的移动,对放置于磁场探头1附近的待测样品进行扫描检测。也可以是待测样品安装在连接部件3上,一起随着移动平台4在靠近位置固定的磁场探头1的范围移动,进行扫描检测。
本实施例所述信号检测处理模块2为嵌入式***或计算机。
本实施例中的磁场探头的灵敏度参数,比如优于10nT/Hz1/2(1nT=10-9T,T:特斯拉)。磁场探头类型可以是基于磁阻(例如:异向磁阻AMR或巨磁阻GMR),或基于磁通门,或基于磁光效应,或基于光泵磁测量技术,或基于光纤磁场传感技术。
本实施例的一个具体应用如下:
将磁场探头1安装在连接部件3上,连接部件3安装在移动平台4上,根据实施例一所述的高灵敏铁磁材料无损检测方法对待测样品进行检测,通过平台控制模块5设置移动平台4的扫描范围为0-5mm,磁场探头1扫描完成后得到的数据通过信号检测处理模块2进行测量与分析处理,得到图2所示的磁场分布曲线图,其中横纵单位为相对任意单位,相对位置范围为0-5,相对强度范围为0-10。
在图2中:
相对位置为2.1-2.6范围内相对磁场强度大小变化的幅度超过了差异设定阈值(>0.5);
相对位置为3.5-4.0范围内相对磁场强度大小变化的幅度超过了趋势变化预测的差异设定阈值(>0.5)。
以上两个区域标记为疑似缺陷位置。
本发明中的待测样品是体积较小的铁磁材料与零件,所采用的方法是根据测量到的磁场强度大小相对变化情况来进行分析和趋势预测的,可以一次性测量并得出结果;本发明中利用精密移动平台来对磁场探头或者待测样品进行定位,定位精度和测量分辨率较高。本发明可在工业检测、民用等有关行业具有用途,如用于自动检测金属零部件的内外部缺陷,检测周边电磁环境的变化,金属管道内部缺陷等。
本发明能够对材料的缺陷及不规则部分进行无接触检测,并把经过信号处理的结果进行直观显示。具有较高的测量范围,以及较高的信号频率相应。***定位精度高,可通过综合控制软件自动扫描并输出存储测试结果。可实时分析与显示***检测数据,可根据坐标生成彩色扫描图,可连续存储一个扫描周期数据。该***测试过程中对材料无损伤,无需充磁及接触,可检测外部以及近表内部的缺陷,功耗低、体积小,可应用在多种检测场合。相对简单易用、成本可控、结构可靠,相关技术预期对国内技术市场一定会产生积极影响。
Claims (10)
1.一种高灵敏铁磁材料无损检测方法,其步骤包括:
(1)设置一个磁场探头,能在一个平面范围或某一个方向上对待测样品进行扫描;
(2)设置一个移动平台,能带动磁场探头或待测样品根据设定在一个平面范围或某一个方向上移动,移动中磁场探头对待测样品的磁场分布进行扫描;
(3)磁场探头测量到的电信号传输给信号检测处理模块,信号检测处理模块对测量到的电信号处理后得到描述磁场大小分布的数据;
(4)当待测样品的磁场在一定尺寸范围内超过了设定的差异变化阈值,则对该范围进行标记,对该标记进行显示,并存储数据。
2.根据权利要求1所述的一种高灵敏铁磁材料无损检测方法,其特征在于:步骤(3)后还包括将获得的磁场大小分布的数据与参考标准件的磁场数据集比较,根据磁场变化异常情况,得到待测样品的磁场分布的一般情况和异常情况,在待测样品的异常情况中进行磁场在一定尺寸范围内是否超过了设定的差异变化阈值的判定。
3.根据权利要求1所述的一种高灵敏铁磁材料无损检测方法,其特征在于:步骤(2)中的设定包括扫描范围、扫描精度的参数设定。
4.根据权利要求1所述的一种高灵敏铁磁材料无损检测方法,其特征在于:步骤(1)总的磁场探头为高灵敏度的磁场探头。
5.根据权利要求1~4之一所述的一种高灵敏铁磁材料无损检测方法,其特征在于:步骤(3)中的信号处理模块的载体为嵌入式***或计算机。
6.一种高灵敏铁磁材料无损检测***,其特征在于:包括能对待测样品的磁场分布进行扫描的磁场探头、能带动的磁场探头或待测样品移动的移动平台,所述移动平台与控制其移动的平台控制模块连接,所述磁场探头与对其测量到的数据进行处理分析后输出和显示结果并存储数据的信号检测处理模块连接。
7.根据权利要求6所述的一种高灵敏铁磁材料无损检测***,其特征在于:所述移动平台上设置有连接部件,所述磁场探头或待测样品安装于连接部件。
8.根据权利要求7所述的一种高灵敏铁磁材料无损检测***,其特征在于:所述平台控制模块包括参数设置模块和驱动模块,所述驱动模块根据预设的参数驱动移动平台移动,所述参数设置模块涉及的参数包括扫描范围、扫描精度。
9.根据权利要求6~8之一所述的一种高灵敏铁磁材料无损检测***,其特征在于:所述信号检测处理模块为嵌入式***或计算机。
10.根据权利要求9所述的一种高灵敏铁磁材料无损检测***,其特征在于:所述磁场探头是一高灵敏度的磁场探头。
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