CN204302226U - 一种用于磁记忆二维检测的磁传感器装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于磁记忆二维检测的磁传感器装置,包括步进电机自动扫描***、磁记忆二维检测探头和磁记忆二维检测平台，通过步进电机自动扫描***对磁记忆二维检测探头进行定位及指定的匀速运动控制；对受载铁磁构件表面法向分量Y和切向分量X的漏磁场数据实时采集；采用二维磁信号检测平台对采集到的数据进行实时传输、处理，实现以切向磁场分量X峰值和法向磁场分量Y的过零点来准确判断应力集中部位，及以李萨如图封闭区间大小来判断应力集中程度。真正实现了磁记忆二维检测，是磁记忆检测的突破性进展。
Description
技术领域
本实用新型属于金属磁记忆检测领域，具体涉及一种用于磁记忆二维检测的磁传感器装置。
背景技术
在国内，20世纪90年代俄罗斯学者杜波夫教授在中国第七届无损检测年会上首次提出金属磁记忆检测技术（MMMT）。它主要以金属构件应力和变形集中区为检测区域，对金属构件的应力集中、早期失效和损伤等进行快速、准确的诊断，可在零件失效之前采取措施，从而避免事故发生或降低损失程度，在疲劳损伤与寿命评估方面极富有开发潜力，是21世纪有前景的无损检测技术（NDT）之一。磁记忆检测具有设备轻巧、操作简便、灵敏度高、可靠性好，以及提离效应影响小、不需要专门的磁化设备等特点。但目前的磁记忆检测方法主要研究铁磁构件表面产生的漏磁场法向分量值，并以其过零点特征来评价铁磁构件应力集中部位。单用漏磁场法向分量判断应力集中部位的方法割裂了漏磁场法向与切向分量之间相关的对应特征，造成带有应力集中及早期损伤特征的信息丢失，难免出现漏检和误判。而目前针对切向分量Hp(x)展开的研究很少，究其原因主要是切向分量Hp(x)相对于法向分量Hp(y)非常微弱，对切向分量Hp(x)的提取还存在不少问题，很难进行精确测量和处理。而本实用新型能有效的实现对金属的磁记忆二维检测，对磁记忆检测技术的进一步发展具有很好的促进作用。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种用于磁记忆二维检测的磁传感器装置，以解决目前对金属磁记忆检测装置只能测量法向分量Hp(y)，不能同时测量切向分量Hp(x)的难题。本实用新型的目的还在于提供一种磁记忆二维检测方法。
为实现上述目的，本实用新型采用了下述技术方案:
一种用于磁记忆二维检测的磁传感器装置,包括步进电机自动扫描***、磁记忆二维检测探头和磁记忆二维检测平台，步进电机自动扫描***和磁记忆二维检测探头与磁记忆二维检测平台通信连接，其特征在于，所述步进电机自动扫描***包括底座、步进电机控制器、X轴移动机构和Y轴移动机构；所述底座上安装Y轴移动机构，所述Y轴移动机构由Y轴电机驱动；X轴移动机构安装在Y轴移动机构上，由X轴电机驱动；步进电机控制器控制X轴电机和Y轴电机；磁记忆二维检测探头安装在X轴移动机构上，步进电机控制器和磁记忆二维检测探头通信连接磁记忆二维检测平台。
所述磁记忆二维检测探头通过夹具安装在X轴移动机构上。
所述磁传感器装置还包括一个用于固定受载铁磁构件的受载铁磁构件固定机构。
所述磁记忆二维检测探头采用基于HMC5883L的传感器，是一种表面贴装的高集成模块，并带有数字接口的弱磁传感器芯片，并且采用磁敏电阻电桥设计，可以屏蔽地磁场的干扰，用来获取受载铁磁构件表面Xx、Xz和Y方向的三维磁场信号。HMC5883L采用I2C总线接口，在保证电路简洁，功能齐全的前提下，尽量减小电路的体积，采用计算机的普遍应用的USB口与I2C进行连接，便于扩展和应用。
所述步进电机控制器采用CNC步进电机控制器。
所述X轴电机和Y轴电机采用SH2024B2型电机。
所述磁记忆二维检测平台在采集受载铁磁构件表面产生的Xx、Xz和Y方向三维磁场信号基础上，利用矢量合成法进行分析、处理以得到磁记忆切向分量Hp(x)和法向分量Hp(y)信号，并实施判断和存储等操作。
本实用新型通过步进电机自动扫描***对传感器进行定位及指定的匀速运动控制；对受载铁磁构件表面法向分量Y和切向分量X（相互垂直的Xx和Xz）的漏磁场数据实时采集；采用二维磁信号检测平台对采集到的数据进行实时传输、处理，实现对切向分量Xx和Xz方向的磁场分量进行矢量合成后的X方向的磁场分量（即切向磁场分量X，下同）和Y方向的磁场分量（即法向磁场分量Y，下同）进行实时磁场强度曲线显示、数字滤波、梯度处理、合成利萨如图等，以切向磁场分量X峰值和法向磁场分量Y的过零点来准确判断应力集中部位，及以李萨如图封闭区间大小来判断应力集中程度等。可真正实现磁记忆二维检测，是磁记忆检测的突破性进展。实现了同时测量受载构件表面产生的切向磁记忆信号和法向磁记忆信号，测量精度高，通过弱磁传感器芯片内磁敏电阻电桥的设计能自动屏蔽地磁场的干扰。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型所述磁记忆二维检测平台的算法流程图。
在图中 1. 磁记忆二维检测平台；2.步进电机控制器；3.底座；4. 磁记忆二维检测探头；5. Y轴移动机构；6. Y轴步进电机；7. X轴移动机构；8. X轴步进电机。
具体实施方式
为了便于理解，下面结合附图对本实用新型作进一步详细阐明。
如图1所示，一种用于磁记忆二维检测的磁传感器装置,包括步进电机自动扫描***、磁记忆二维检测探头（4）和磁记忆二维检测平台（1），步进电机自动扫描***和磁记忆二维检测探头（4）与磁记忆二维检测平台（1）通信连接，所述步进电机自动扫描***包括底座（3）、步进电机控制器（2）、X轴移动机构（7）和Y轴移动机构（6）；所述底座（3）上安装Y轴移动机构（5），所述Y轴移动机构（5）由Y轴电机（6）驱动；X轴移动机构（7）安装在Y轴移动机构（5）上，由X轴电机（8）驱动；步进电机控制器（2）控制X轴电机和Y轴电机；磁记忆二维检测探头（4）通过夹具安装在X轴移动机构（7）上，步进电机控制器（2）和磁记忆二维检测探头（4）通信连接磁记忆二维检测平台（1）。X轴移动机构（7）用于确定扫查线，Y轴移动机构（6）用于纵向移动磁记忆二维检测探头（4）扫查试块表面。
所述磁传感器装置还包括一个用于固定受载铁磁构件的受载铁磁构件固定机构。
所述磁记忆二维检测探头(4)采用基于HMC5883L的传感器，是一种表面贴装的高集成模块，并带有数字接口的弱磁传感器芯片，并且采用磁敏电阻电桥设计，可以屏蔽地磁场的干扰，用来获取受载铁磁构件表面Xx、Xz和Y方向的三维磁场信号。HMC5883L采用I2C总线接口，在保证电路简洁，功能齐全的前提下，尽量减小电路的体积，采用计算机的普遍应用的USB口与I2C进行连接，便于扩展和应用。
所述步进电机控制器（2）采用CNC步进电机控制器。
所述X轴电机（8）和Y轴电机(6)采用SH2024B2型电机。
所述磁记忆二维检测平台(1)在采集受载铁磁构件表面产生的Xx、Xz和Y方向三维磁场信号基础上，利用矢量合成法进行分析、处理以得到磁记忆切向分量Hp(x)和法向分量Hp(y)信号，并实施判断和存储等操作。所述磁记忆二维检测平台(1)的逻辑算法如图2所示：
S1确认磁记忆二维检测探头(4)是否是基于HMC5883L的传感器；
S2如果是基于HMC5883L的传感器，进入校准模式，获取磁场环境数据，计算出偏移量，然后保存到flash中；
S3使用磁记忆二维检测探头(4)检测受载铁磁构件，检测信号经过依次调零检波、放大滤波、AD采集步骤；
S4磁记忆二维检测平台(1)存储AD采集到的检测信号，并用步骤S2中的偏移量补偿，得到三轴磁场信号；
S5把X磁场轴信号和磁场Y轴信号用矢量合成法进行分析、处理以得到磁记忆切向分量Hp(x)和法向分量Hp(y)信号；
S6处理器接收Z轴磁场型号，磁记忆切向分量Hp(x)和法向分量Hp(y)信号,在显示器实时进行磁场强度曲线显示、数字滤波、梯度处理、合成李萨如图等，以切向磁场分量X峰值和法向磁场分量Y的过零点来准确判断应力集中部位，及以李萨如图封闭区间大小来判断应力集中程度等。
一种磁记忆二维检测方法，其步骤如下：
1.制作可进行X轴移动和Y轴移动的步进电机自动扫描***（1），步进电机自动扫描***（1）包括X轴移动机构（7）和Y轴移动机构（6）；以基于HMC5883L的传感器作为磁记忆二维检测探头(4), 磁记忆二维检测探头(4)安装在X轴移动机构（7）上；
2. 校准，获取磁场环境数据，计算出偏移量，然后保存到flash中；
3.检测时，把受载铁磁构件固定在磁记忆二维检测探头（4）前方，通过X轴移动机构（7）确定扫查线，通过Y轴移动机构（6）纵向移动磁记忆二维检测探头（4）扫查试块表面，然后依次调零检波、放大滤波、AD采集步骤获得三轴磁场信号；
4.用偏移量对检测获得的三轴磁场信号进行补偿；
5. 把X磁场轴信号和磁场Y轴信号用矢量合成法进行分析、处理以得到磁记忆切向分量Hp(x)和法向分量Hp(y)信号；
6. 在显示器实时进行磁场强度曲线显示、数字滤波、梯度处理、合成李萨如图，以切向磁场分量X峰值和法向磁场分量Y的过零点来准确判断应力集中部位，及以李萨如图封闭区间大小来判断应力集中程度。
Claims (4)
1.一种用于磁记忆二维检测的磁传感器装置,包括步进电机自动扫描***、磁记忆二维检测探头和磁记忆二维检测平台，步进电机自动扫描***和磁记忆二维检测探头与磁记忆二维检测平台通信连接，其特征在于，所述步进电机自动扫描***包括底座、步进电机控制器、X轴移动机构和Y轴移动机构；所述底座上安装Y轴移动机构，所述Y轴移动机构由Y轴电机驱动；X轴移动机构安装在Y轴移动机构上，由X轴电机驱动；步进电机控制器控制X轴电机和Y轴电机；磁记忆二维检测探头安装在X轴移动机构上，步进电机控制器和磁记忆二维检测探头通信连接磁记忆二维检测平台。
2.根据权利要求1所述的用于磁记忆二维检测的磁传感器装置，其特征在于所述磁记忆二维检测探头通过夹具安装在X轴移动机构上。
3.根据权利要求1所述的用于磁记忆二维检测的磁传感器装置，其特征在于所述磁传感器装置还包括一个用于固定受载铁磁构件的受载铁磁构件固定机构。
4.根据权利要求1所述的用于磁记忆二维检测的磁传感器装置，其特征在于所述磁记忆二维检测探头采用基于HMC5883L的传感器，是一种表面贴装的高集成模块，并带有数字接口的弱磁传感器芯片，并且采用磁敏电阻电桥设计。
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