CN102435668B - 基于漏磁场双分量的阵列型铁磁构件表面缺陷探测器 - Google Patents
基于漏磁场双分量的阵列型铁磁构件表面缺陷探测器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102435668B CN102435668B CN201110255366.XA CN201110255366A CN102435668B CN 102435668 B CN102435668 B CN 102435668B CN 201110255366 A CN201110255366 A CN 201110255366A CN 102435668 B CN102435668 B CN 102435668B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- component
- hall element
- voltage signal
- element group
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
本发明涉及无损检测领域,具体涉及对铁磁构件的表面裂纹、气孔、夹渣、应力集中等缺陷的无损探测设备;本发明提供了一种可对构件表面进行面扫描的基于漏磁场双分量的阵列型铁磁构件表面缺陷探测器,包括差分阵列式漏磁探头,由法向分量检测霍尔传感器组和切向分量检测霍尔传感器组组成,分别用于检测漏磁场的法向分量电压信号和切向分量电压信号;信号调理电路,用以对差分阵列式漏磁探头检测到的电压信号进行调理;数据采集与处理单元,通过对信号调理电路输出的电压信号进行分析,判断铁磁构件表面是否存在缺陷。本发明一次性检测面积大、检测速度快、检测准确、漏检率低,并能提供对构件表面的裂纹等缺陷进行定量分析所需的数据。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测领域,具体涉及对铁磁构件的表面裂纹、气孔、夹渣、应力集中等缺陷的无损探测设备。
背景技术
现有公开的铁磁构件表面裂纹探测器结构和方法各有差异,如常用的超声法、射线法、电磁法等。超声法技术比较成熟,但是其对工件表面的清洁度要求高,实施起来也比较繁琐;射线法对检测渐变性缺陷效果较差且射线污染严重;电磁法又有磁粉法、电涡流法、漏磁法等,但是磁粉法和电涡流法只适合材料表面或近表面探测,自动化程度低,工艺复杂,离不开人工观察,对技术人员要求很高,难以实现定量的检测。漏磁法对材料内部、表面缺陷都可检测,对铁磁材料的缺陷极为敏感,检测中无需对构件进行清洗、打磨,也不需加耦合剂,在有铁锈、油污等污染条件下也可检测。而现有的几款基于漏磁法的裂纹探测器大多是单测头,最多只有三个测头,价格昂贵且只能对构件表面进行线扫描,一次性检测面积小、速度慢、检测不准确、容易产生漏检,更不能提供对构件表面的裂纹等缺陷进行定量分析所需的数据支撑,严重妨碍了漏磁法在无损检测领域的运用。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种可对构件表面进行面扫描的基于漏磁场双分量的阵列型铁磁构件表面缺陷探测器。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:基于漏磁场双分量的阵列型铁磁构件表面缺陷探测器,包括
差分阵列式漏磁探头,包括由法向分量检测霍尔传感器组和切向分量检测霍尔传感器组,法向分量检测霍尔传感器组和切向分量检测霍尔传感器组分别用于检测漏磁场的法向分量电压信号和切向分量电压信号;
信号调理电路,用以对差分阵列式漏磁探头检测到的电压信号进行调理后输出到数据采集与处理单元;
数据采集与处理单元,通过对信号调理电路输出的电压信号进行分析,判断铁磁构件表面是否存在缺陷。
进一步,所述差分阵列式漏磁探头还包括电路板,电路板上交错设置多列法向分量检测霍尔传感器组和切向分量检测霍尔传感器组。
进一步,每一个法向分量检测霍尔传感器组包括两个对称的分别安装在电路板上、下表面的霍尔传感器。
进一步,每一个切向分量检测霍尔传感器组包括两个对称并列设置于电路板上表面的霍尔传感器。
进一步,所述基于漏磁场双分量的阵列型铁磁构件表面缺陷探测器还包括位移检测单元,所述位移检测单元用以检测差分阵列式漏磁探头的位移信号,经信号调理电路处理后,输入数据采集与处理单元,数据采集与处理单元将调理后的位移信号与电压信号进行关联,以判断各组电压信号的采集位置。
进一步,所述信号调理电路包括
滤波器,用以滤除电压信号中的高频噪声;
差分运算放大器,用以对法向分量检测霍尔传感器组和切向分量检测霍尔传感器组输出的两路电压信号做减运算,获得差模信号,并对差模信号进行放大后输出到数据采集与处理单元。
进一步,在差分阵列式漏磁探头的电路板两端分别对称的设置有大小及磁性相同、极性朝向相反的永磁体。
进一步,还包括报警单元,根据数据采集与处理单元的判断结果,当铁磁构件表面存在缺陷时进行报警。
本发明的有益效果是:能够对构件表面进行面扫描,一次性检测面积大、检测速度快、检测准确、漏检率低,并能提供对构件表面的裂纹等缺陷进行定量分析所需的数据。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
图1示出了基于漏磁场双分量的阵列型铁磁构件表面缺陷探测器的结构示意图;
图2示出了差分阵列式漏磁探头中电路板的结构示意图。
具体实施方式
以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解,优选实施例仅为了说明本发明,而不是为了限制本发明的保护范围。
参见图1,基于漏磁场双分量的阵列型铁磁构件表面缺陷探测器,包括差分阵列式漏磁探头、信号调理电路、位移传感器、数据采集与处理单元和报警单元。
参见图2,所述差分阵列式漏磁探头,包括电路板1、法向分量检测霍尔传感器组2和切向分量检测霍尔传感器组3,每一个法向分量检测霍尔传感器组2包括两个对称的分别安装在电路板上、下表面的霍尔传感器4(电路板下表面的霍尔传感器未示出),每一个切向分量检测霍尔传感器组3包括两个对称并列设置于电路板上表面的霍尔传感器5、6,多个法相分量检测霍尔传感器组和切向分量检测霍尔传感器组分别排列成行,每行法相分量检测霍尔传感器组和切向分量检测霍尔传感器组间隔交错排列;在阵列空隙处对霍尔传感器进行布线和焊接,使所有霍尔传感器通过电路板共用接地端和电流输入端。将电路板同一侧表面的同种霍尔传感器错位排列是因为这种二维阵列可以在各横行和斜行上均可密集、规则排列霍尔传感器,因此可以在检测方向上弥补由于器件的敏感区有限以及安装间隙造成的检测空隙,避免缺陷的漏检。法向分量检测霍尔传感器组2与切向分量检测霍尔传感器组3相邻排列共同获取漏磁场的两个分量特征,确保检测的准确性。本发明所选用的法向分量检测霍尔传感器尺寸是3mm×3mm×1mm,切向分量检测霍尔传感器尺寸是3mm×3mm×1.5mm。目前所述阵列每行上的霍尔传感器已可以做到20个,经测算,2行法向分量检测传感器与2行切向分量检测传感器共同组成阵列,已经基本能够做到对探测器探头覆盖下的待检测铁磁材料表面的完整且可靠的扫描。
法相分量检测霍尔传感器组和切向分量检测霍尔传感器组分别用于检测漏磁场的法向分量电压信号和切向分量电压信号输出到信号调理电路;所述信号调理电路,用以对差分阵列式漏磁探头检测到的电压信号进行调理后输出到数据采集与处理单元;所述信号调理电路包括滤波器和差分运算放大器;所述滤波器,用以滤除电压信号中的高频噪声,抑制共模干扰信号,所述差分运算放大器,用以对两路电压信号做减运算,获得差模信号,所述差模信号与电压信号对应,并对差模信号进行放大后输出到数据采集与处理单元。
数据采集与处理单元,通过对信号调理电路输出的电压信号进行分析,判断铁磁构件表面是否存在裂纹。在差分阵列式漏磁探头扫描检测到工件表面裂纹时,由于地磁场在裂纹处磁导率的变化,向外形成地磁漏磁场,其垂直于检测平面的磁场分量会进入到法向分量检测霍尔传感器组,其平行于检测平面的磁场分量会进入到切向分量检测霍尔传感器组,由于法向分量检测霍尔传感器组和切向分量检测霍尔传感器组在各自的检测方向上按照组内反相配置,既使得同一漏磁分量进入同组传感器的方向相反,最终使得同组传感器的输出电压变化相反,即输出的电压总是一个正向增大,另一个反向增大。从理论上讲二者变化的绝对值相差不大,将信号经过霍尔传感器的电压信号送到信号调理电路的差分运算放大器(如INA129)内,一方面可以消除大多数的共模信号,另一方面检测的漏磁电压信号会因为差分效应而加倍,增加了测量的敏感度,减小了误差。这种差分电压信号可以减小或抑制由温度效应、周围环境干扰磁场等引起的干扰信号。若构件表面存在漏磁场,差动输出方式较单端输出具有更明显的漏磁电压信号法向分量峰-峰值和更大的漏磁电压信号切向分量单峰高度。若出现漏磁电压法向分量过零点,切向分量具有单峰值的分布特性,则可判定裂纹存在无疑。
所述位移检测单元用以检测差分阵列式漏磁探头的位移信号并输入信号调理电路,经调理后输出到数据采集与处理单元,数据采集与处理单元将调理后的位移信号与信号调理电路输出的电压信号进行关联,以判断各组电压信号的采集位置。
本发明可以利用地磁场的传递产生的漏磁场效应。但由于地磁场较弱,为了增加测量精度和探头提离待检构件表面的高度,可在差分阵列式漏磁探头的电路板两端分别对称的设置大小及磁性相同、极性朝向相反的永磁体。当检测平面有裂纹时,所述差分阵列式漏磁探头可以更容易的检测到漏磁场。永磁体可以采用橡胶磁条。对于磁场强度较弱的地磁场,采用高灵敏度的霍尔磁传感器即可解决,这种探测器不会受到励磁不均匀的影响。
还可包括报警单元,根据数据采集与处理单元的判断结果,当铁磁构件表面存在缺陷时进行报警。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.基于漏磁场双分量的阵列型铁磁构件表面缺陷探测器,其特征在于:包括
差分阵列式漏磁探头,包括由法向分量检测霍尔传感器组和切向分量检测霍尔传感器组,法向分量检测霍尔传感器组和切向分量检测霍尔传感器组分别用于检测漏磁场的法向分量电压信号和切向分量电压信号;
信号调理电路,用以对差分阵列式漏磁探头检测到的电压信号进行调理后输出到数据采集与处理单元;其中,所述信号调理电路包括滤波器,用以滤除电压信号中的高频噪声;差分运算放大器,用以对法向分量检测霍尔传感器组和切向分量检测霍尔传感器组输出的两路电压信号做减运算,获得差模信号,并对差模信号进行放大后输出到数据采集与处理单元;
数据采集与处理单元,通过对信号调理电路输出的电压信号进行分析,判断铁磁构件表面是否存在缺陷,具体的,若出现漏磁电压法向分量过零点,切向分量具有单峰值的分布特性,则可判定裂纹存在无疑;
所述差分阵列式漏磁探头还包括电路板,电路板上交错设置多列法向分量检测霍尔传感器组和切向分量检测霍尔传感器组;
每一个法向分量检测霍尔传感器组包括两个对称的分别安装在电路板上、下表面的霍尔传感器;
每一个切向分量检测霍尔传感器组包括两个对称并列设置于电路板上表面的霍尔传感器;
所述基于漏磁场双分量的阵列型铁磁构件表面缺陷探测器还包括位移检测单元,所述位移检测单元用以检测差分阵列式漏磁探头的位移信号,经信号调理电路处理后,输入数据采集与处理单元,数据采集与处理单元将调理后的位移信号与电压信号进行关联,以判断各组电压信号的采集位置;
所述基于漏磁场双分量的阵列型铁磁构件表面缺陷探测器还包括报警单 元,根据数据采集与处理单元的判断结果,当铁磁构件表面存在缺陷时进行报警。
2.根据权利要求1所述的基于漏磁场双分量的阵列型铁磁构件表面缺陷探测器,其特征在于:在差分阵列式漏磁探头的电路板两端分别对称的设置有大小及磁性相同、极性朝向相反的永磁体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201110255366.XA CN102435668B (zh) | 2011-08-31 | 2011-08-31 | 基于漏磁场双分量的阵列型铁磁构件表面缺陷探测器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201110255366.XA CN102435668B (zh) | 2011-08-31 | 2011-08-31 | 基于漏磁场双分量的阵列型铁磁构件表面缺陷探测器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102435668A CN102435668A (zh) | 2012-05-02 |
CN102435668B true CN102435668B (zh) | 2015-05-27 |
Family
ID=45983833
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201110255366.XA Expired - Fee Related CN102435668B (zh) | 2011-08-31 | 2011-08-31 | 基于漏磁场双分量的阵列型铁磁构件表面缺陷探测器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102435668B (zh) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103792280B (zh) * | 2014-01-15 | 2017-05-24 | 北京交通大学 | 一种铁磁材料接触损伤反演的磁无损检测方法 |
CN103776895B (zh) * | 2014-01-15 | 2017-01-11 | 北京交通大学 | 一种铁磁材料接触损伤评价的磁无损检测方法 |
CN109632941B (zh) * | 2019-01-08 | 2022-06-10 | 南京航空航天大学 | 一种抑制漏磁信号提离干扰的方法 |
CN110006338B (zh) * | 2019-04-28 | 2020-11-06 | 哈尔滨工业大学(深圳) | 一种钢丝绳损伤面积检测方法 |
CN110187001B (zh) * | 2019-05-22 | 2022-05-24 | 西红柿科技(武汉)有限公司 | 一种采用表面磁导技术的缺陷检测方法 |
CN110031143A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-07-19 | 浙江大学滨海产业技术研究院 | 一种导电橡胶式多信息触觉传感器 |
CN113238098B (zh) * | 2021-05-12 | 2022-03-29 | 厦门大学 | 可同时测量双分量电场的宽频电场探头 |
CN116106404A (zh) * | 2023-04-11 | 2023-05-12 | 东方空间技术(山东)有限公司 | 一种火箭子级回收箭体缺陷检测系统及方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101231266A (zh) * | 2008-01-31 | 2008-07-30 | 华南理工大学 | 一种电磁无损检测探头的检测系统 |
CN100427947C (zh) * | 2006-06-16 | 2008-10-22 | 清华大学 | 大面积钢板缺陷漏磁检测方法 |
CN101995432A (zh) * | 2010-11-04 | 2011-03-30 | 重庆大学 | 基于霍尔元件差分阵列的铁磁构件表面裂纹探测器 |
-
2011
- 2011-08-31 CN CN201110255366.XA patent/CN102435668B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100427947C (zh) * | 2006-06-16 | 2008-10-22 | 清华大学 | 大面积钢板缺陷漏磁检测方法 |
CN101231266A (zh) * | 2008-01-31 | 2008-07-30 | 华南理工大学 | 一种电磁无损检测探头的检测系统 |
CN101995432A (zh) * | 2010-11-04 | 2011-03-30 | 重庆大学 | 基于霍尔元件差分阵列的铁磁构件表面裂纹探测器 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Analysis of V-Crack Magnetic Flux Leakage Characteristics Based on Magnetic Charge;Han Liang et al;《Electric Information and Control Engineering (ICEICE》;20110417;2990-2993 * |
铁磁构件局部缺陷漏磁模型与实验验证;汪滨波等;《传感技术学报》;20110228;第24卷(第2期);全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102435668A (zh) | 2012-05-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102435668B (zh) | 基于漏磁场双分量的阵列型铁磁构件表面缺陷探测器 | |
US9146214B2 (en) | Leakage magnetic flux flaw inspection method and device | |
CN103163216B (zh) | 一种基于巨磁电阻传感器的金属导体缺陷识别及估计方法 | |
KR101085563B1 (ko) | 자기센서를 이용한 냉연강판의 개재물 탐상 장치 | |
JP5558203B2 (ja) | 誘導測定用の装置ならびに方法 | |
US9442093B2 (en) | Tire metallic cable anomaly detection method and apparatus | |
CN101995432A (zh) | 基于霍尔元件差分阵列的铁磁构件表面裂纹探测器 | |
KR20150052865A (ko) | 도전성 재료의 이상을 검출하는 차동 센서, 검사 시스템, 및 검출 방법 | |
CN105067701B (zh) | 基于矩形探头的脉冲涡流检测硬件分离方法 | |
JP2010271318A (ja) | 誘導測定用の装置ならびに方法 | |
US7505859B2 (en) | Method and algorithms for inspection of longitudinal defects in an eddy current inspection system | |
WO2008072508A1 (ja) | 非破壊検査装置及び非破壊検査方法 | |
CN112083059B (zh) | 一种滤除钢轨顶面提离干扰的方法 | |
CN111929356B (zh) | 钢材缺陷磁成像装置及方法 | |
CN102759565B (zh) | 一种钢带纵横向缺陷检测并识别的漏磁检测装置及方法 | |
CN107576720B (zh) | 铁磁细长构件浅层损伤磁发射检测方法及磁发射检测系统 | |
Reimund et al. | Fast defect parameter estimation based on magnetic flux leakage measurements with GMR sensors | |
Postolache et al. | Uniform eddy current probe based on GMR sensor array and image processing for NDT | |
KR200448416Y1 (ko) | 배열형 와전류검사 탐촉자의 교정시험편 | |
JP2019020272A (ja) | 表面きず検査装置 | |
Wang et al. | Simultaneous imaging defect and measuring lift-off using a double layer parallel-cable-based probe | |
KR101173760B1 (ko) | 미세 와전류 신호 검출방법 | |
CN101398407B (zh) | 一种利用人工磁场作传感器扫描定位的无损检测方法 | |
JP5011056B2 (ja) | 渦流検査プローブ及び渦流検査装置 | |
US20060202688A1 (en) | Detection system and method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150527 Termination date: 20160831 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |