CN103760223B - 一种基于体表反向场的内外伤漏磁检测区分方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于体表反向场的内外伤漏磁检测区分方法及装置。该方法的特征为：将被检测导磁构件磁化，在上述被磁化导磁构件体表内施加反向磁感应场B反，与体内原有磁感应场B原发生矢量叠加抵消，在体表内形成零磁感应区域，使得出现在该体表内区域的缺陷(也即外伤)因无漏磁场产生而无法被探测到；而出现在非体表零磁感应区的缺陷均有漏磁场产生而可以被探测到，包括内、外伤；然后采用磁敏元件分别布置靠近于零磁感应区和非零磁感应区，前者只能探测到内伤而形成内伤检测输出即V内，后者探测到内、外伤也即V内+V外，然后两者差分得到外伤检测输出即V外，最终完成内外伤区分。

Description

一种基于体表反向场的内外伤漏磁检测区分方法与装置
技术领域
本发明涉及一种漏磁无损检测技术，特别是基于体表反向场的内外伤漏磁检测区分方法及装置。
背景技术
漏磁检测技术因具有强大的检测穿透能力而被广泛应用于铁磁性材料的无损探伤之中，在检测中，铁磁性材料的内、外缺陷都能够在外部强磁激励作用下形成漏磁场而被磁敏元件探测到。但是，在缺陷埋藏位置加深时磁敏元件的探测提离距离增大而导致检测信号幅值变小；对于同等损伤当量的内、外缺陷，前者的检测信号幅值比后者小，这样最终导致检测结果不具备一致性。所以，漏磁检测需要对内、外伤区分检测以便形成各自的一致性评判。现有漏磁检测中内、外伤区分方法主要集中在后端信号特征识别处理技巧上，如借助于检出波形的峭度信息量并建立自适应功能的区分策略以提高区分效果的稳定性(基于信号源极值特征的钢管内外裂纹区分方法，李久政，康宜华及孙燕华等，华中科技大学学报，36(12)：75-78，2008)，但因缺陷漏磁场的复杂多样性增加了该方法的可靠性与实现难度。
发明内容
本发明提出一种基于体表反向场的内外伤漏磁检测区分方法，目的在于从内、外伤漏磁场的产生拾取源头开始进行区分，从方法上更可靠可行；本发明还提供了实现该方法的装置。
本发明提供的一种基于体表反向场的内外伤漏磁检测区分方法，该方法步骤包括：
第1步、将被检测导磁构件磁化；
第2步、在上述被磁化导磁构件体表内施加反向磁感应场，与体内原有磁感应场发生矢量叠加抵消，在体表内形成零磁感应区域，使得出现在该零磁感应区域的缺陷也即外伤因无漏磁场产生而无法被探测到；而出现在非零磁感应区域的缺陷均有漏磁场产生而能够被探测到，包括内、外伤；
第3步、采用磁敏元件分别布置靠近于零磁感应区和非零磁感应区，前者只能探测到内伤而形成内伤检测输出，后者探测到内、外伤，然后两者差分得到外伤检测输出，最终完成内外伤区分。
实现上述漏磁检测方法的装置，它包括U形铁磁体、内穿过式线圈、第一磁敏元件和第二磁敏元件；检测时，U形铁磁体作为内穿过式线圈的铁芯，以磁回路的形式将磁化场导入被检测导磁构件的体表，在体表内形成零磁感应区域；通过调整内穿过式线圈的输入电流方向在被检测导磁构件的所述零磁感应区域内形成反向磁化场B反，通过调整内穿过式线圈输入电流的大小使得B反的大小与被检测导磁构件内的原有磁感应场相等；所述第一磁敏元件布置靠近于零磁感应区，用于探测到内伤而形成内伤检测输出；所述第二磁敏元件布置靠近于非零磁感应区，用于探测到内、外伤。
作为上述技术方案的改进，所述装置还包括用于对被检测导磁构件实施整体磁化在其体内形成原磁感应场B原的外穿过式线圈；所述U形铁磁体和内穿过式线圈构成反向磁化部件，并布置在外穿过式线圈内；该反向磁化部件检测时位于外穿过式线圈与被检测导磁构件之间。
本发明为了能够在已磁化的具有磁感应场B原的待检测体的体表区域(也即外伤所属区域)内变成零磁化感应区，通过局部反向磁化回路在区域内施加反向磁化场B反，方向与原磁感应场B原相反，这样B反与B原矢量叠加抵消，最终在体表形成零磁化感应区。出现在体表零磁化区的缺陷因无磁感应场激发而无漏磁场产生，而零磁化感应区以外的区域内的缺陷则因有磁感应场的激发而可形成漏磁场。对此，磁敏元件布置靠近于零磁化感应区(与表面的提离距离为1-5mm)，此时可以探测到内伤产生的漏磁场而形成内伤的信号输出(即V内)，而对外伤则失效；当内、外伤随着被检测导磁构件的扫描运动移位到非零磁感应区时都产生漏磁场表征，此时都被此处的另一磁敏元件探测到并形成输出(即V内+V外)。然后将两者的输出进行差分处理(V4+V5)-V4，得到外伤的信号输出(即V外)。
本发明方法从内、外伤的信号产生源头入手对其进行区分，实施方法直接，避开了后期的信号成分及噪音干扰等复杂问题，实施效果直观可靠。
附图说明
图1a为在被磁化体体表内施加反向磁化场示意图；
图1b为在被磁化体体表内施加反向磁化场后磁路示意图；
图1c为在被磁化体体表内通过反向场与体内原场矢量叠加后形成的未磁化区域效果图；
图2为内外伤区分方法示意图；
图3a为被磁化体体表区域(也即外伤区域)磁化场清零的具体实施方法示意图；
图3b为被磁化体体表区域(也即外伤区域)磁化场清零的具体实施方法中磁路示意图；
图4为本发明方法的总体具体实施方式示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1a所示，为了能够在已磁化的具有磁感应场B原的待检测体1的体表区域2(也即外伤所属区域)内变成零磁化感应区，通过局部反向磁化回路在区域2内施加反向磁化场B反，方向与原磁感应场B原相反，这样B反与B原矢量叠加抵消，最终在区域2内形成零磁化感应区。最终获得的磁矢量场叠加磁回路及磁感应效果分别如图1b和1c所示。如图1c所示，出现在零磁化区2的缺陷因无磁感应场激发而无漏磁场产生，而零磁化感应区2以外的区域内的缺陷则因有磁感应场的激发而可形成漏磁场。
对此，获得如图2所示的内外伤区分方法为：
第1步、将被检测导磁构件1磁化；
第2步、在上述被磁化导磁构件1体表内施加反向磁感应场(B反)，与体内原有磁感应场(B原)发生矢量叠加抵消，在体表内形成零磁感应区域2，使得出现在该体表内区域(即零磁感应区域2)的缺陷(也即外伤5)因无漏磁场产生而无法被探测到；而出现在非体表零磁感应区(即非零磁感应区域)的缺陷均有漏磁场产生而可以被探测到，包括内伤4、4’、外伤5’；
第3步、采用磁敏元件3、3’分别布置靠近于零磁感应区域和非零磁感应区域，前者只能探测到内伤4而形成内伤检测输出V4(即V内)，后者探测到内、外伤(V4+V5)(也即V内+V外)，然后两者差分((V4+V5)-V4)得到外伤检测输出(V5)(即V外)，最终完成内外伤区分。
首先，将一个磁敏元件3布置靠近于零磁化感应区2(与被检测导磁构件1的表面的提离距离为1-5mm)，此时可以探测到内伤4产生的漏磁场而形成内伤4的信号输出V4(即V内)，而对外伤5则失效；当内伤4和外伤5随着被检测导磁构件1的扫描运动移位到内伤4’和外伤5’时，因均在零磁化感应区2以外而都产生漏磁场表征，此时都被此处的另一个磁敏元件3’(与被检测导磁构件1的表面的提离距离为1-5mm)探测到并形成输出V4+V5(也即V内+V外)。然后将磁敏元件3’的输出与磁敏元件3的原有输出进行差分处理(V4+V5)-V4，得到外伤5的信号输出V5(即V外)。
图3a为被磁化体体表区域(也即外伤区域)磁化场清零的具体实施方法，采用U形铁磁体6作为内穿过式线圈7的铁芯，以磁回路的形式将磁化场导入被检测导磁构件1的体表。通过调整线圈7的输入电流方向在被检测导磁构件1的区域2内形成反向磁化场B反，通过调整线圈7输入电流的大小使得B反的大小与被检测导磁构件1内的原有磁感应场相等，也即B反＝B原，这样在体表区域也即区域2内形成零磁感应区，以便使得检测扫描到该区域的外伤5无漏磁场产生而无法被检测到。
图3a的反向场实施方法的最后磁路如图3b所示，也即通过局部反向磁场的施加，将体表区域2的原有磁感应线通过磁轭引导分流开来，从而在区域2内形成零磁感应区。
发明方法的总体具体实施方式如图4所示，采用外穿过式线圈8对铁磁体实施整体磁化在其体内形成原磁感应场B原，由U形铁磁体6和内穿过式线圈7构成的反向磁化部件布置于外穿过式线圈8内腔及被检测导磁构件1之间。
本发明不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据实施例和附图公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本发明，因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种基于体表反向场的内外伤漏磁检测区分方法，该方法步骤包括：
第1步、将被检测导磁构件磁化；
第2步、在上述被磁化导磁构件体表内施加反向磁感应场，与体内原有磁感应场发生矢量叠加抵消，在体表内形成零磁感应区域，使得出现在该零磁感应区域的缺陷也即外伤因无漏磁场产生而无法被探测到；而出现在非零磁感应区域的缺陷均有漏磁场产生而能够被探测到，包括内、外伤；
第3步、采用磁敏元件分别布置靠近于零磁感应区和非零磁感应区，前者只能探测到内伤而形成内伤检测输出，后者探测到内、外伤，然后两者差分得到外伤检测输出，最终完成内外伤区分。
2.一种实现权利要求1所述的内外伤漏磁检测区分方法的装置，其特征在于：它包括U形铁磁体(6)、内穿过式线圈(7)、第一磁敏元件(3)和第二磁敏元件(3’)；
检测时，U形铁磁体(6)作为内穿过式线圈的铁芯，以磁回路的形式将磁化场导入被检测导磁构件(1)的体表，在体表内形成零磁感应区域；通过调整内穿过式线圈(7)的输入电流方向在被检测导磁构件(1)的所述零磁感应区域内形成反向磁化场B反，通过调整内穿过式线圈(7)输入电流的大小使得B反的大小与被检测导磁构件(1)内的原有磁感应场相等；
所述第一磁敏元件布置靠近于零磁感应区，用于探测到内伤而形成内伤检测输出；所述第二磁敏元件布置靠近于非零磁感应区，用于探测到内、外伤。
3.一种权利要求2所述的装置，其特征在于：该装置还包括用于对被检测导磁构件(1)实施整体磁化在其体内形成原磁感应场B原的外穿过式线圈(8)；
所述U形铁磁体(6)和内穿过式线圈(7)构成反向磁化部件，并布置在外穿过式线圈(8)内；该反向磁化部件检测时位于外穿过式线圈(8)与被检测导磁构件(1)之间。
4.一种权利要求2或3所述的装置，其特征在于：所述第一磁敏元件(3)和第二磁敏元件(3’)与被检测导磁构件(1)的表面的提离距离均为1-5mm。
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