CN105784833A - 多磁参数传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多磁参数传感器，包括：壳体，壳体包括信号输入端口和信号输出端口；磁轭，与壳体连接，用于连接待检测部件；激励线圈，设置在壳体内并与磁轭连接，用于产生交变磁场；感应线圈，设置在壳体内并与磁轭连接，用于生成感应信号；声发射信号接收器，与壳体连接，用于接收声发射信号；磁巴克豪森噪声信号接收器，与壳体连接，用于接收磁巴克豪森噪声信号；其中，信号输出端口用于将感应信号、声发射信号以及磁巴克豪森噪声信号输出至上位机，上位机用于根据感应信号、声发射信号以及磁巴克豪森噪声信号得到待检测部件的检测结果。本发明解决了现有技术中的铁磁性部件检测准确性较差与效率低的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测领域，具体而言，涉及一种多磁参数传感器。
背景技术
铁磁性(Ferromagnetism)材料是指一种具有自发性的磁化现象的材料。由铁磁性材料制造的铁磁性部件广泛应用于石油管道、化工压力容器、重型机械、铁路运输等行业中，工作环境较为恶劣，因此，对铁磁性部件可能出现的缺陷、应力、疲劳、蠕变等损伤进行检测或监测尤为重要。
目前，现有技术中的检测方法仅限于检测铁磁性部件的单项参数，如磁特性参数，而无法在一次检测过程中检测到铁磁性部件的多项重要参数，进而无法根据该多项重要参数判断铁磁性部件的应力类型等信息。因此，现有技术中在检测铁磁性部件时，存在检测准确性、全面性较差，以及耗时较长等技术问题。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种多磁参数传感器，以至少解决现有技术中的铁磁性部件检测准确性较差与效率低的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种多磁参数传感器，包括：壳体，所述壳体包括信号输入端口和信号输出端口；磁轭，与所述壳体连接，用于连接待检测部件；激励线圈，设置在所述壳体内并与所述磁轭连接，用于根据所述信号输入端口输入的激励信号产生交变磁场；感应线圈，设置在所述壳体内并与所述磁轭连接，用于根据所述交变磁场和所述待检测部件生成感应信号；声发射信号接收器，与所述壳体连接，用于接收所述待检测部件在所述交变磁场的作用下生成的声发射信号；磁巴克豪森噪声信号接收器，与所述壳体连接，用于接收所述待检测部件在所述交变磁场的作用下生成的磁巴克豪森噪声信号；其中，所述信号输出端口用于将所述感应信号、所述声发射信号以及所述磁巴克豪森噪声信号输出至上位机，所述上位机用于根据所述感应信号、所述声发射信号以及所述磁巴克豪森噪声信号得到所述待检测部件的检测结果。
进一步地，上述声发射信号接收器包括：固定壳，与上述壳体连接；压电晶片，设置在上述固定壳的一端，用于接收上述声发射信号。
进一步地，上述磁巴克豪森噪声信号接收器包括磁芯和线圈，上述线圈缠绕在上述磁芯上。
进一步地，上述磁轭的材质为硅钢。
进一步地，上述磁轭的形状为U形。
进一步地，上述信号输入端口和上述信号输出端口为LEMO端口。
进一步地，上述信号输出端口为多个。
进一步地，上述信号输出端口通过功率放大器和/或数据采集卡与上述上位机连接。
在本发明实施例中，设置在多磁参数传感器的壳体内并与磁轭连接的激励线圈根据壳体上的信号输入端口输入的激励信号产生交变磁场，并通过设置在壳体内并与磁轭连接的感应线圈根据交变磁场和待检测部件生成感应信号，以及通过与壳体连接的声发射信号接收器接收待检测部件在交变磁场的作用下生成的声发射信号，还通过与壳体连接的磁巴克豪森噪声信号接收器接收待检测部件在交变磁场的作用下生成的磁巴克豪森噪声信号，达到了通过壳体上的信号输出端口将感应信号和第一信号输出至上位机的目的，其中，与壳体连接的磁轭用于连接待检测部件，上位机用于根据感应信号和第一信号得到待检测部件的检测结果。本发明实现了铁磁性部件的全面、便捷、准确检测，并由多种测量参数实现了铁磁性部件的更佳评估效果，从而提高了铁磁性部件的检测准确性，进而解决了现有技术中的铁磁性部件检测准确性较差与效率低的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种可选的多磁参数传感器的示意图；
图2是根据本发明实施例的另一种可选的多磁参数传感器的示意图；
图3是根据本发明实施例的又一种可选的多磁参数传感器的示意图；
图4是根据本发明实施例的又一种可选的多磁参数传感器的示意图；
图5是根据本发明实施例的又一种可选的多磁参数传感器的示意图；
图6是根据本发明实施例的又一种可选的多磁参数传感器的示意图；
图7(a)是根据本发明实施例的又一种可选的多磁参数传感器的示意图；
图7(b)是根据本发明实施例的又一种可选的多磁参数传感器的示意图；
图7(c)是根据本发明实施例的又一种可选的多磁参数传感器的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本发明实施例，提供了一种多磁参数传感器，如图1所示，该多磁参数传感器包括：壳体11、磁轭14、激励线圈15、感应线圈16、声发射信号接收器17和磁巴克豪森噪声信号接收器18。
其中，壳体11，所述壳体11包括信号输入端口12和信号输出端口13；磁轭14，与所述壳体11连接，用于连接待检测部件；激励线圈15，设置在所述壳体11内并与所述磁轭14连接，用于根据所述信号输入端口12输入的激励信号产生交变磁场；感应线圈16，设置在所述壳体11内并与所述磁轭14连接，用于根据所述交变磁场和所述待检测部件生成感应信号；声发射信号接收器17，与所述壳体11连接，用于接收所述待检测部件在所述交变磁场的作用下生成的声发射信号；磁巴克豪森噪声信号接收器18，与所述壳体11连接，用于接收所述待检测部件在所述交变磁场的作用下生成的磁巴克豪森噪声信号；其中，所述信号输出端口13用于将所述感应信号、所述声发射信号以及所述磁巴克豪森噪声信号输出至上位机，所述上位机用于根据所述感应信号、所述声发射信号以及所述磁巴克豪森噪声信号得到所述待检测部件的检测结果。
在本发明实施例中，设置在多磁参数传感器的壳体内并与磁轭连接的激励线圈根据壳体上的信号输入端口输入的激励信号产生交变磁场，并通过设置在壳体内并与磁轭连接的感应线圈根据交变磁场和待检测部件生成感应信号，以及通过与壳体连接的声发射信号接收器接收待检测部件在交变磁场的作用下生成的声发射信号，还通过与壳体连接的磁巴克豪森噪声信号接收器接收待检测部件在交变磁场的作用下生成的磁巴克豪森噪声信号，达到了通过壳体上的信号输出端口将感应信号和第一信号输出至上位机的目的，其中，与壳体连接的磁轭用于连接待检测部件，上位机用于根据感应信号和第一信号得到待检测部件的检测结果。本发明实现了铁磁性部件的全面、便捷、准确检测，并由多种测量参数实现了铁磁性部件的更佳评估效果，从而提高了铁磁性部件的检测准确性，进而解决了现有技术中的铁磁性部件检测准确性较差与效率低的技术问题。
可选地，如图2所示，该多磁参数传感器的壳体21的一侧表面上可以设置有安装盖22，该安装盖22可以通过多个螺钉与该壳体21固定，安装盖22可以使壳体21内部形成封闭空间，进而使得该壳体21内部的检测元件受到保护。如图所示，该多磁参数传感器可以检测待检测部件24。
可选地，如图3所示，该多磁参数传感器包含多个引脚(图中以英文字母示出)，分别为“引脚A”、“引脚B”、“引脚C”、“引脚D”、“引脚E”、“引脚F”、“引脚G”、“引脚H”、“引脚I”和“引脚J”。其中，磁轭上中部连接有第一激励线圈L1，磁轭左腿部连接有第二激励线圈L2，磁轭右腿部连接有感应线圈LB，第一激励线圈L1和第二激励线圈L2组成激励线圈LA，第一激励线圈L1的“引脚E”与第一激励线圈L2的“引脚B”相连以增大激励线圈LA产生的交变磁场的磁场强度。此外，“引脚A”和“引脚F”连接于信号输入端口P1，用于接收信号输入端口P1输入的激励信号，该激励信号可以由信号发生器等信号源产生，也可以经由功率放大器进行放大处理。“引脚G”和“引脚H”连接于信号输出端口T1，信号输出端口T1用于输出感应线圈LB生成的感应信号。需要说明的是，对与磁轭连接的各个线圈所在位置的描述限于图3所示的视图方式。
可选地，磁轭14通常是指本身不产生磁场(磁力线)、在磁路中只用于磁力线传输的软磁材料。磁轭一般采用导磁率较高的软铁、A3钢(A3碳素结构钢)或软磁合金来制造，在某些特殊场合，磁轭也可以用铁氧体材料制造。
可选地，激励线圈15又名励磁线圈，一般，若励磁线圈中通过变化的电流，沿线圈中心就有磁力线通过，电流越大，磁力线也就越多，直到饱和状态时，断开电流，磁力线也就消失。
可选地，该声发射信号接收器17可以接收声发射信号，声发射信号是由于铁磁性部件的分子中晶格发生畸变、裂纹加剧或者在塑性变形时释放出的一种超高频应力波脉冲信号，声发射信号按照波形特征可以分为连续型信号和突发型信号。
可选地，如图4所示，声发射信号接收器包括：固定壳41，与壳体11连接；压电晶片42，设置在固定壳41的一端，用于生成声发射信号。此外，固定壳41中填充有环氧混合物，固定壳41中压电晶片42所在的一端还可以设置有保护层44，该保护层44与压电晶片42接触，该压电晶片42可以为PZT(PiezoelectricCeramicTransducer，PZT压电陶瓷)压电晶片。该固定壳41和该压电晶片42分别与导线42的一端连接，导线42的另一端分别连接“引脚C”和“引脚D”。该“引脚C”和“引脚D”连接信号输出端口R1，用于输出该声发射信号接收器接收到的声发射信号。此外，信号输出端口R2可以作为备用端口，用以改变激励线圈的连接方式。
可选地，磁巴克豪森噪声信号接收器18可以接收磁巴克豪森噪声信号。具体地，当铁磁性部件的磁畴壁在一有限体积内产生的脉冲叠加在一起时，可以聚集成一种可测地、如同噪声信号的电信号，该电信号即为磁巴克豪森噪声信号。
可选地，如图5所示，磁巴克豪森噪声信号接收器包括磁芯51和线圈52，线圈52缠绕在磁芯51上。磁巴克豪森噪声信号接收器的“引脚I”和“引脚J”连接于信号输入端口T2，用于输出磁巴克豪森噪声信号接收器接收到的磁巴克豪森噪声信号。
可选地，磁轭的材质为硅钢。此外，磁轭的材质还可以为其他高磁导率材料，例如镍合金。
可选地，磁轭的形状为U形。此外，磁轭的形状还可以为其他形状，例如L形或V形。
可选地，信号输入端口和信号输出端口为LEMO端口(一种同轴连接端口)，LEMO端口可以适配多种型号的同轴连接器。
可选地，信号输出端口为多个。其中，信号输出端口可以包括多个备用端口，信号输出端口的数量可以根据该多磁参数传感器中检测元件的数量设置。
可选地，如图6所示，信号输出端口通过功率放大器61和/或数据采集卡与上位机62连接。需要说明的是，图6中的设备仅为示意，设备型号或尺寸不为实例。该上位机62可以为计算机，计算机通过信号输出端口获取到感应信号、声发射信号和磁巴克豪森噪声信号后，可以对上述信号进行处理和评估，从而得到待检测部件的应力情况及缺陷(例如疲劳状态和金属裂纹等)情况。
可选地，声发射信号接收器和磁巴克豪森噪声信号接收器在结构上具有多种组合方式，如图7(a)所示，声发射信号接收器1A和磁巴克豪森噪声信号接收器1B为并列式结构；如图7(b)所示，声发射信号接收器2A和磁巴克豪森噪声信号接收器2B为穿套式结构；如图7(c)所示，声发射信号接收器3A和磁巴克豪森噪声信号接收器3B为重叠式结构。上述声发射信号接收器和磁巴克豪森噪声信号接收器在结构上的组合方式均可应用于本发明的实施例中。
在本发明实施例中，设置在多磁参数传感器的壳体内并与磁轭连接的激励线圈根据壳体上的信号输入端口输入的激励信号产生交变磁场，并通过设置在壳体内并与磁轭连接的感应线圈根据交变磁场和待检测部件生成感应信号，以及通过与壳体连接的声发射信号接收器接收待检测部件在交变磁场的作用下生成的声发射信号，还通过与壳体连接的磁巴克豪森噪声信号接收器接收待检测部件在交变磁场的作用下生成的磁巴克豪森噪声信号，达到了通过壳体上的信号输出端口将感应信号和第一信号输出至上位机的目的，其中，与壳体连接的磁轭用于连接待检测部件，上位机用于根据感应信号和第一信号得到待检测部件的检测结果。本发明实现了铁磁性部件的全面、便捷、准确检测，并由多种测量参数实现了铁磁性部件的更佳评估效果，从而提高了铁磁性部件的检测准确性，进而解决了现有技术中的铁磁性部件检测准确性较差与效率低的技术问题。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种多磁参数传感器，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体包括信号输入端口和信号输出端口；
磁轭，与所述壳体连接，用于连接待检测部件；
激励线圈，设置在所述壳体内并与所述磁轭连接，用于根据所述信号输入端口输入的激励信号产生交变磁场；
感应线圈，设置在所述壳体内并与所述磁轭连接，用于根据所述交变磁场和所述待检测部件生成感应信号；
声发射信号接收器，与所述壳体连接，用于接收所述待检测部件在所述交变磁场的作用下生成的声发射信号；
磁巴克豪森噪声信号接收器，与所述壳体连接，用于接收所述待检测部件在所述交变磁场的作用下生成的磁巴克豪森噪声信号；
其中，所述信号输出端口用于将所述感应信号、所述声发射信号以及所述磁巴克豪森噪声信号输出至上位机，所述上位机用于根据所述感应信号、所述声发射信号以及所述磁巴克豪森噪声信号得到所述待检测部件的检测结果。
2.根据权利要求1所述的多磁参数传感器，其特征在于，所述声发射信号接收器包括：
固定壳，与所述壳体连接；
压电晶片，设置在所述固定壳的一端，用于接收所述声发射信号。
3.根据权利要求1所述的多磁参数传感器，其特征在于，所述磁巴克豪森噪声信号接收器包括磁芯和线圈，所述线圈缠绕在所述磁芯上。
4.根据权利要求1所述的多磁参数传感器，其特征在于，所述磁轭的材质为硅钢。
5.根据权利要求1所述的多磁参数传感器，其特征在于，所述磁轭的形状为U形。
6.根据权利要求1所述的多磁参数传感器，其特征在于，所述信号输入端口和所述信号输出端口为LEMO端口。
7.根据权利要求1所述的多磁参数传感器，其特征在于，所述信号输出端口为多个。
8.根据权利要求1所述的多磁参数传感器，其特征在于，所述信号输出端口通过功率放大器和/或数据采集卡与所述上位机连接。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |