CN103776897B - 一种基于缺陷磁泄漏域反向场的漏磁检测方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于磁真空泄漏原理的漏磁检测方法及其装置。该方法为①将待检测导磁构件磁化；②在上述被磁化的导磁构件外围，剔除已有背景磁场，形成磁真空区域；③采用磁敏元件布置于磁真空区域，拾取无磁压缩效应的缺陷漏磁场并转化为电压信号，如果电压信号中存在突变，则说明待检测导磁构件中存在缺陷，否则无缺陷。装置采用穿过式线圈对被检测导磁构件实施局部磁化，以便激发出该磁化区域内导磁构件上缺陷的漏磁场；在其内腔布置永磁体对，产生反向磁场与原背景磁场叠加抵消，形成磁真空区域以供缺陷的漏磁场泄漏扩散进来，同时消除由背景磁场所引起的磁噪声及布置于内的霍尔元件的磁饱和不工作现象。

Description

一种基于缺陷磁泄漏域反向场的漏磁检测方法与装置
技术领域
本发明涉及一种漏磁无损检测技术，特别是基于缺陷磁泄漏域反向场的漏磁检测方法。
背景技术
漏磁无损检测技术被广泛应用在铁磁性材料的内外缺陷检测之中。漏磁检测工作原理是：在缺陷处被磁化铁磁体和空气介质巨大的磁导率差异使得铁磁体内磁感应场折射到空气中而形成漏磁场，该漏磁场量被磁敏元件拾取转换为电压信号作为该缺陷存在的记录评判依据。缺陷的漏磁场量的大小直接影响着磁敏元件电压信号幅值表征与检出可观察性问题。
在改善磁敏元件对缺陷漏磁场的探测拾取方法中，有通过在磁敏元件组的磁化面的相反一侧上配置比该磁化面大的软磁性材料，用以扩展每一个传感器的检测宽度而减少板宽方向上的传感器及信号处理电路的个数(磁探伤装置的漏磁检测传感器，01803207.9[P]，横田广幸等，2003年)；也有为了减少磁噪声时而采取对磁敏单元磁屏蔽的措施的(磁性材料内部缺陷漏磁探索方法及装置，野间崎，行雄，特开平7-72122[P]，1995年)；作者也给出了一种基于磁真空的漏磁检测方法(孙燕华、康宜华，一种基于磁真空泄漏原理的漏磁无损检测新方法[J]，机械工程学报.46(4)：18-23，2010年)，该方法采用磁屏蔽罩清除背景磁场以减少其磁压缩作用从而最终达到增大缺陷漏磁场及消除磁噪声的目的，但是该磁屏蔽罩在后续的超强磁化状态下达到深度磁饱后相对磁导率变化为1，此时与空气特性一样而失去磁聚集功效，导致强的背景磁场仍然会充满于磁屏蔽罩内而最终使得屏蔽罩失去了原有功效。
发明内容
本发明提出了一种基于缺陷磁泄漏域反向场的漏磁检测方法，目的在于消除背景磁压缩而增大缺陷漏磁场信号，同时避免深度饱和磁化下磁敏元件出现不工作现象；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缺陷磁泄漏域反向场的漏磁检测方法，该方法步骤包括：
第1步、将待检测导磁构件磁化；
第2步、在上述被磁化的导磁构件外围空气域，施加反向磁场，抵消背景磁场，形成低磁压域，同时反向磁化场的磁回路在被磁化体内产生磁感应场增补量；
第3步、采用磁敏元件布置于磁真空区域，拾取无磁压缩效应的缺陷漏磁场并转化为电压信号，如果电压信号中存在突变，则说明待检测导磁构件中存在缺陷，否则无缺陷。
作为上述技术方案的改进，第2步中，利用永磁体对靠近待检测导磁构件，在待检测导磁构件外围区域形成反向磁场抵消原有背景磁场，形成低磁压区域，同时进一步增大被磁化体内磁感应场。
实现上述的漏磁检测方法的装置，其特征在于：该装置包括穿过式线圈、永磁体对、磁敏霍尔元件、放大器、滤波器、A/D转换器及数据处理器；穿过式线圈用于对待检测导磁构件实施局部磁化，以便激发出磁化区域内待检测导磁构件上缺陷的漏磁场；永磁体对布置在穿过式线圈的内腔，霍尔元件布置在永磁体对之间；检测时，穿过式线圈套在待检测导磁构件外，并使磁敏霍尔元件与待检测导磁构件表面之间的提离距离为1-10mm；永磁体对所形成磁场与穿过式线圈内腔背景磁场相反并与之形成叠加抵消，形成低磁压区域；所述磁敏霍尔元件依次经过放大器、滤波器和A/D转换器与数据处理器电信号连接。
本发明在缺陷磁泄漏空间域施加反向磁场以抵消原背景磁场，形成缺陷磁泄漏域的磁真空区域，减少背景磁压缩效应，增大缺陷漏磁场，同时消除磁噪声而提高检测信号信噪比，消除某些磁敏元件如霍尔等可能出现的磁饱和不工作现象；另外，永磁体对形成的磁场会进一步增大被检测体内磁感应强度，进一步增大缺陷漏磁场的泄漏作用。穿过式线圈对被检测导磁构件实施局部磁化，以便激发出该磁化区域内导磁构件上缺陷的漏磁场；在其内腔布置永磁体对，产生反向磁场与原背景磁场叠加抵消，形成磁真空区域以供缺陷的漏磁场泄漏扩散进来，同时消除由背景磁场所引起的磁噪声及布置于内的霍尔元件的磁饱和不工作现象；并且将磁敏霍尔元件布置于磁真空区域内，并靠近待检测导磁构件，用以感应缺陷的最大化漏磁场并转化为电压信号，对电压信号进行处理分析即可以得到可靠的检测结果。
附图说明
图1为传统漏磁检测方法中的磁压缩效应图；
图2为本发明方法的基于缺陷磁泄漏域反向场的实施方法图；
图3a本发明方法的基于缺陷磁泄漏域反向场实施方法的缺陷漏磁场增大效果图；图3b为原有漏磁检测方法(未在背景域施加反向磁场)缺陷漏磁场大小效果图；图3c本发明方法的基于缺陷磁泄漏域反向场实施方法与原有漏磁检测法(见图3b)的缺陷漏磁场信号比较图；
图4为本发明方法的具体实施装置示意图。
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1所示，现有漏磁检测中的缺陷漏磁场存在着磁压缩效应：由于待检测导磁构件1的外围背景空气区域2内，往往存在着100-500mT的背景磁场2’，在该背景磁场2’的反向磁压作用下，使得在导磁构件1体内的磁通1’在缺陷处泄漏到背景空气区域2内所形成的漏磁场3被压缩而形成3’分布，导致最终结果是漏磁场在空间范围和强度上均有所减小。
对此，在原背景磁场域实施反向磁场用以抵消原背景磁场，形成低磁压区域，如图2所示，环形永磁体对4、4’布置在待检到磁构件1外围，并及位于穿过式线圈7的内腔，永磁体对磁极极向方向与原磁场相反，与原背景磁场大小相等方向相反而磁场矢量和为零，形成磁真空泄漏区域3。
图2所提供的基于反向磁场的漏磁检测实施方法所获得的缺陷漏磁场大小分布如图3a所示，它与原有漏磁检测方法(未在背景域施加反向磁场)缺陷漏磁场大小效果如图3b相比而言有所增大；他们的缺陷漏磁场检测信号直观观察比较如图3c所示，本发明所提供的基于反向磁场的检测方法所获得的缺陷漏磁检测信号的幅值要比传统漏磁检测法(即无反向磁场抵消背景磁场)高，前者(即信号波形6)614mT后者596mT(即信号波形6’)。
基于图2所示的检测实施方法，形成如图4所示的检测装置，穿过式线圈7对被检测导磁构件1实施局部磁化，以便激发出该磁化区域内导磁构件1上缺陷的漏磁场；在其内腔布置永磁体对4(4’)，产生反向磁场与原背景磁场叠加抵消，形成低磁压区域以供缺陷的漏磁场泄漏扩散进来，同时其回路在被磁化体内形成磁感应场增补量；并且将磁敏霍尔元件8布置于低磁压域5内，并靠近待检测导磁构件1(如保持提离距离为1-10mm)，用以感应缺陷的最大化漏磁场并转化为电压信号(如果电压信号中存在突变，则说明待检测导磁构件1中存在缺陷，否则无缺陷)，然后该电压信号经过放大器、滤波器、A/D转换器及数据处理器。
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 (2)

1.一种基于磁真空泄漏原理的漏磁检测方法，该方法步骤包括：
第1步、将待检测导磁构件磁化；
第2步、利用环形永磁体对布置在待检到磁构件外围，并位于穿过式线圈的内腔，环形永磁体对磁极极向方向与原磁场相反，与原背景磁场大小相等方向相反而磁场矢量和为零，形成磁真空泄漏区域，以供缺陷的漏磁场泄漏扩散进来，同时消除由背景磁场所引起的磁噪声及布置于内的霍尔元件的磁饱和不工作现象；并且，永磁体对形成的磁场进一步增大被磁化体内磁感应场，以及进一步增大缺陷漏磁场的泄漏作用；穿过式线圈对被检测导磁构件实施局部磁化，以便激发出该磁化区域内导磁构件上缺陷的漏磁场；
第3步、采用磁敏元件布置于磁真空区域，拾取无磁压缩效应的缺陷漏磁场并转化为电压信号，如果电压信号中存在突变，则说明待检测导磁构件中存在缺陷，否则无缺陷。
2.一种基于磁真空泄漏原理的漏磁检测装置，其特征在于：该装置包括穿过式线圈、永磁体对、磁敏霍尔元件、放大器、滤波器、A/D转换器及数据处理器；
穿过式线圈用于对待检测导磁构件实施局部磁化，以便激发出磁化区域内待检测导磁构件上缺陷的漏磁场；永磁体对布置在穿过式线圈的内腔，霍尔元件布置在永磁体对之间；
检测时，穿过式线圈套在待检测导磁构件外，并使磁敏霍尔元件与待检测导磁构件表面之间的提离距离为1-10mm；永磁体对形成的磁场进一步增大被检测体内磁感应强度，进一步增大缺陷漏磁场的泄漏作用；穿过式线圈对被检测导磁构件实施局部磁化，以便激发出该磁化区域内导磁构件上缺陷的漏磁场；在其内腔布置的永磁体对，产生反向磁场与原背景磁场叠加抵消，形成磁真空区域以供缺陷的漏磁场泄漏扩散进来，同时消除由背景磁场所引起的磁噪声及布置于内的霍尔元件的磁饱和不工作现象；并且布置于磁真空区域内的磁敏霍尔元件，并靠近待检测导磁构件，用以感应缺陷的最大化漏磁场并转化为电压信号；
所述磁敏霍尔元件依次经过放大器、滤波器和A/D转换器与数据处理器电信号连接。
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