CN106290549A - 磁声多参数无损检测方法和装置 - Google Patents

磁声多参数无损检测方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磁声多参数无损检测方法和装置。其中，该装置包括：信号发生器，用于产生第一路激励信号和第二路激励信号；传感器，与被检部件相连接，用于获取第一路激励信号激励生成的信号，以及获取第二路激励信号激励生成的信号，并将获取到的信号输出至数据处理器；数据处理器，与传感器相连接，用于获取传感器输出的信号，并根据获取到的信号计算被检部件的以下至少一种指标的指标值：应力、硬度、硬化层深度、疲劳、蠕变。本发明解决了现有技术中采用单一参数对复杂工况下被检部件进行无损检测时检测结果精度较差的技术问题。

Description

磁声多参数无损检测方法和装置
技术领域
本发明涉及无损检测领域，具体而言，涉及一种磁声多参数无损检测方法和装置。
背景技术
在设备生产及服役过程中，损伤往往是一个逐渐累积的过程，对材料宏观缺陷，常规的超声、射线等检测方法可很好的对其进行评估，但对材料未表现出宏观缺陷特征的损伤，如疲劳、蠕变等，目前还未成熟。然而，材料的损伤与材料微观结构变化密切相关，且材料从毛坯到产品到服役及最终失效过程中，其工况复杂，可能发生塑性变形，微观结构变化，受到外载荷应力，发生疲劳，蠕变等，而这些影响因素使检测时材料对不同检测方法所反馈的信号发生改变。因此，使用单一检测方法对处于复杂工况的材料的检测评估将是十分重大的难题。
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磁声多参数无损检测方法和装置，以至少解决现有技术中采用单一参数对复杂工况下被检部件进行无损检测时检测结果精度较差的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种磁声多参数无损检测装置，包括：信号发生器，用于产生第一路激励信号和第二路激励信号，其中，所述第一路激励信号用于激励被检部件生成以下信号：磁巴克豪森信号、磁声发射信号、磁感应信号，所述第二路激励信号用于激励所述被检部件生成涡流信号；传感器，与所述被检部件相连接，用于获取所述第一路激励信号激励生成的信号，以及获取所述第二路激励信号激励生成的信号，并将获取到的信号输出至数据处理器；所述数据处理器，与所述传感器相连接，用于获取所述传感器输出的信号，并根据获取到的信号计算所述被检部件的以下至少一种指标的指标值：应力、硬度、硬化层深度、疲劳、蠕变。
进一步地，所述传感器包括以下至少之一：感应线圈、磁巴克豪森信号和涡流信号接收器、磁声发射接收器，其中，所述感应线圈，缠绕在U型磁轭上，用于根据所述第一路激励信号在磁场回路中生成磁感应信号，并输出所述磁感应信号，其中，所述磁感应信号用于确定被检部件的磁特性参数，所述磁场回路为在所述U型磁轭和所述被检部件组成的闭合磁路中形成的回路；所述磁巴克豪森信号和涡流信号接收器，用于接收所述磁巴克豪森信号和涡流信号，并将接收到的所述磁巴克豪森信号和所述涡流信号输出至所述数据处理器；所述磁声发射接收器，用于接收所述磁声发射信号，并将接收到的所述磁声发射信号输出至所述数据处理器。
进一步地，所述磁巴克豪森信号和涡流信号接收器包括：第一子接收器和第二子接收器，其中，所述第一子接收器用于接收所述磁巴克豪森信号，所述第二子接收器用于接收所述涡流信号。
进一步地，所述装置还包括：励磁线圈，缠绕在所述U型磁轭上，并与所述信号发生器电连接，用于根据接收到的所述第一路激励信号在所述闭合磁路形成所述磁场回路，其中，所述励磁线圈的匝数为一匝或者多匝。
进一步地，所述装置包括第一前置放大器和信号调理器中，其中，所述第一前置放大器与所述磁巴克豪森信号和涡流信号接收器相连接，用于对所述磁巴克豪森信号和所述涡流信号进行放大；所述信号调理器中包含第一滤波器和相敏检波器，所述第一滤波器和所述相敏检波器分别与所述第一前置放大器和所述数据处理器电连接，其中，所述第一滤波器用于对所述第一前置放大器输出的所述磁巴克豪森信号和涡流信号进行滤波，所述相敏检波器用于检测所述涡流信号的相位信息。
进一步地，所述装置包括第二前置放大器和第二滤波器，其中：所述第二前置放大器与所述感应线圈相连接，用于对所述磁感应信号进行放大；所述第二滤波器分别与所述第二前置放大器和所述数据处理器电连接，用于对所述第二前置放大器输出的所述磁感应信号进行滤波。
进一步地，所述装置还包括：涡流激励线圈，所述涡流激励线圈设置在安装座上，并与所述信号发生器相连接，用于根据所述第二路激励信号在所述被检部件产生所述涡流信号，其中，所述安装座设置在所述U型磁轭中部，并与所述被检部件相邻。
进一步地，所述信号发生器包括：第一信号发生器和第二信号发生器，其中，所述第一信号发生器用于产生所述第一路激励信号，所述第二信号发生器用于产生所述第二路激励信号。
进一步地，所述第一信号发生器包括：第一函数发生器，与上位机相连接，用于产生所述第一路激励信号的原始激励信号，其中，所述上位机用于控制所述第一函数发生器产生的激励信号的频率和幅值；第一功率放大器，与所述第一函数发生器相连接，用于对所述第一路激励信号的原始激励信号进行放大，并输出所述第一路激励信号。
进一步地，所述第二信号发生器包括：第二函数发生器，与上位机相连接，用于产生所述第二路激励信号的原始激励信号，其中，所述上位机用于控制所述第二函数发生器产生的激励信号的频率和幅值；第二功率放大器，与所述第二函数发生器相连接，用于对所述第二路激励信号的原始激励信号进行放大，并输出所述第二路激励信号。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种磁声多参数无损检测方法，包括：产生第一路激励信号和第二路激励信号，其中，所述第一路激励信号用于激励被检部件生成以下信号：磁巴克豪森信号、磁声发射信号、磁感应信号，所述第二路激励信号用于激励所述被检部件生成涡流信号；使用传感器获取所述第一路激励信号激励生成的信号，以及获取所述第二路激励信号激励生成的信号；获取所述传感器输出的信号，并根据获取到的信号计算所述被检部件的以下至少一种指标的指标值：应力、硬度、硬化层深度、疲劳、蠕变。
进一步地，所述方法还包括：在所述传感器中用于输出所述感应信号的输出接口采集所述感应信号，其中，所述感应信号包括感应电压和/或感应电流；根据采集到的所述感应电压和/或感应电流电压和/或电流计算磁特性参数。
进一步地，所述方法还包括：获取所述第一路激励信号的原始激励信号，以及获取所述第二激励信号的原始激励信号；将所述第一路激励信号的原始激励信号和所述第二激励信号的原始激励信号进行放大，得到所述第一激励信号和所述第二激励信号。
进一步地，获取所述传感器输出的信号包括：获取所述磁巴克豪森信号和所述涡流信号；对所述磁巴克豪森信号和所述涡流信号进行放大；对放大之后的所述磁巴克豪森信号和所述涡流信号进行滤波处理，以及检测放大之后的所述涡流信号的相位信息，其中，处理之后得到的所述磁巴克豪森信号和所述涡流信号用于计算所述被检部件的以下至少一种指标的指标值：应力、硬度、硬化层深度、疲劳、蠕变。
在本发明实施例中，采用信号发生器，用于产生第一路激励信号和第二路激励信号，其中，所述第一路激励信号用于激励被检部件生成以下信号：磁巴克豪森信号、磁声发射信号、磁感应信号，所述第二路激励信号用于激励所述被检部件生成涡流信号；传感器，与所述被检部件相连接，用于获取所述第一路激励信号激励生成的信号，以及获取所述第二路激励信号激励生成的信号，并将获取到的信号输出至数据处理器；所述数据处理器，与所述传感器相连接，用于获取所述传感器输出的信号，并根据获取到的信号计算所述被检部件的以下至少一种指标的指标值：应力、硬度、硬化层深度、疲劳、蠕变的方式，通过信号发生器产生第一路激励信号，以激励被检部件生成多个信号，并产生第二路激励信号，以激励被检部件生成涡流信号，然后，将激励得到的多个信号传输至数据处理器中进行处理，以得到被检部件的应力、硬化层深度、疲劳度和蠕变度等指标参数，相对于现有技术中仅能根据一种参数确定被检部件的应力的方法，达到了在多因素影响复杂工况下，通过多个信号综合，排除干扰因素影响对被检部件进行无损检测的目的，从而实现了丰富了对被检部件进行无损检测的方法的技术效果，进而解决了现有技术中采用单一参数对复杂工况下被检部件进行无损检测时检测结果精度较差的技术问题。
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磁声多参数无损检测装置的示意图；
图2是根据本发明实施例的一种可选地磁声多参数无损检测装置的示意图；
图3是根据本发明实施例的一种磁滞回线的示意图；
图4是根据本发明实施例的一种传感器的示意图；以及
图5是根据本发明实施例的一种磁声多参数无损检测方法的流程图。
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，提供了一种磁声多参数无损检测装置的实施例。
图1是根据本发明实施例的一种磁声多参数无损检测装置的示意图，如图1所示，该装置包括：信号发生器101、传感器102和数据处理器103，其中，
信号发生器101，用于产生第一路激励信号和第二路激励信号，其中，第一路激励信号用于激励被检部件生成以下信号：磁巴克豪森信号、磁声发射信号、磁感应信号，第二路激励信号用于激励被检部件生成涡流信号。
在本发明实施例中，采用两路信号发生器产生第一路激励信号和第二路激励信号，其中，两路信号发生器将在下述实施例中进行详细说明。上述两路激励信号可以有很多种，在本发明实施例中，两路激励信号可以为正弦波或三角波，还可以是其他波形。
传感器102，与被检部件相连接，用于获取第一路激励信号激励生成的信号，以及获取第二路激励信号激励生成的信号，并将获取到的信号输出至数据处理器。
在本发明实施例中，上述两路信号发生器在产生第一路激励信号和第二路激励信号之后，第一路激励信号将被触发，即，激励被检部件生成磁巴克豪森信号、磁声发射信号、磁感应信号，第二路激励信号也将被触发，即，激励被检部件生成涡流信号。
在激励生成磁巴克豪森信号、磁声发射信号、磁感应信号和涡流信号之后，传感器就可以实时采集上述信号，并将采集到的信号输出到数据处理器中进行计算处理。
数据处理器103，与传感器相连接，用于获取传感器输出的信号，并根据获取到的信号计算被检部件的以下至少一种指标的指标值：应力、硬度、硬化层深度、疲劳、蠕变。
在本发明实施例中，数据处理器在获取到磁巴克豪森信号、磁声发射信号、磁感应信号和涡流信号之后，将根据获取到的信号计算被检部件的应力、硬度、硬化层深度、疲劳情况和蠕变情况等，进而实现对被检部件的无损检测。
在本发明实施例中，通过信号发生器产生第一路激励信号，以激励被检部件生成多个信号，并产生第二路激励信号，以激励被检部件生成涡流信号，然后，将激励得到的多个信号传输至数据处理器中进行处理，以得到被检部件的应力、硬化层深度、疲劳度和蠕变度等指标参数，相对于现有技术中仅能根据一种参数确定被检部件的应力的方法，达到了在多因素影响复杂工况下，通过多个信号综合，排除干扰因素影响对被检部件进行无损检测的目的，从而实现了丰富了对被检部件进行无损检测的方法的技术效果，进而解决了现有技术中采用单一参数对复杂工况下被检部件进行无损检测时检测结果精度较差的技术问题。
下面将结合图2对本发明实施例进行说明。
图2是根据本发明实施例的一种可选地磁声多参数无损检测装置的示意图。
在本发明的一个可选实施方式中，上述信号发生器101包括：第一信号发生器和第二信号发生器，其中，第一信号发生器用于产生第一路激励信号，第二信号发生器用于产生第二路激励信号。
在本发明实施例中，采用两路信号发生器产生两路激励信号，即第一路激励信号和第二路激励信号。如图2所示，功率放大器4(即，第一功率放大器)和函数发生器2(即，第一函数发生器)组成第一信号发生器；功率放大器5(即，第二功率放大器)和函数发生器3(即，第二函数发生器)组成第二信号发生器。
如图2所示，第一函数发生器与上位机1相连接，用于产生第一路激励信号的原始激励信号，其中，上位机1用于控制第一函数发生器产生的激励信号的频率和幅值；第一功率放大器与第一函数发生器相连接，用于对第一路激励信号的原始激励信号进行放大，并输出第一路激励信号。
如图2所示，该装置还包括：励磁线圈8，其中，励磁线圈8缠绕在U型磁轭9上，并与信号发生器101电连接，用于根据接收到的第一路激励信号在闭合磁路形成磁场回路，其中，励磁线圈的匝数为一匝或者多匝。
从图2中可以看出，功率放大器4的输出端与励磁线圈相连接，功率放大器4将放大之后得到的第一路激励信号输入至励磁线圈8中，该第一路激励信号将激励该激励线圈，进而激发出的磁场将在U型磁轭和被检部件组成的闭合磁路中形成磁场回路，并且在励磁线圈中产生励磁电流。
需要说明的是，在本发明实施例中，可以在U型磁轭上的任意位置绕制一段或多段线圈，并将这些绕制的线圈串联或并联组成励磁线圈，其中，励磁线圈使用的导线(例如，铜丝)可以是单股，还可以是多股线。
当励磁线圈8在第一路激励信号的激励下形成磁场回路之后，就可以通过感应线圈6生成磁感应信号，并输出磁感应信号，其中，磁感应信号用于确定被检部件105的磁特性参数，上述感应信号可以为以下至少之一：感应电压信号、感应电流信号。
在本发明的一个可选实施方式中，磁声多参数无损检测装置还包括第二前置放大器和第二滤波器，其中，第二前置放大器与感应线圈相连接，用于对磁感应信号进行放大；第二滤波器分别与第二前置放大器和数据处理器电连接，用于对第二前置放大器输出的磁感应信号进行滤波。
如图2所示，在本发明实施例中，在将磁感应信号输入至数据处理器103中进行处理之前，可以通过前置放大器16(即，第二前置放大器)对磁感应信号进行放大，并将放大之后的磁感应信号输入至滤波器17(即，第二滤波器)中进行滤波处理，最后，将滤波之后的磁感应信号输入至数据处理器103中进行处理。
数据处理器103在获取到感应电压信号和感应电流信号之后，就可以根据公式计算感应场强，其中，N为感应线圈的匝数，U为感应线圈两个连接端的电压，k为比例系数。同时，还可以根据公式计算磁场强度H，其中，励磁线圈的匝数为N1匝，被检部件在闭合磁路中的长度为L2，U型磁轭在闭合磁路中的长度为L1。若在励磁线圈N1中通过励磁电流I1时，该励磁电流在U型磁轭和被测部件组成的闭合磁路内产生磁场。
在计算得到磁场强度H和感应场强B之后，就可以根据绘制磁场强度H和感应场强B如图3所示的磁滞回线。从图3中可知，当处于目标激励信号的前1/4周期时，感应场强沿图3中“oa”方向变化，在磁场强度H逐渐增加至Hm后，逐渐减小到-Hm的过程中，感应场强B将不沿磁化曲线“oa”方向变化，而是沿“abcd”方向变化；在磁场强度由-Hm再增加到Hm的过程中，感应场强B将沿“defa”方向变化，此规律曲线称为磁滞回线。其中，当磁场强度H＝0时，感应场强为Br，且Br的值不为零，其中，Br为被测部件的剩余感应强度；当B＝0时，此时的磁场强度为He，其中，He为被测部件的矫顽力。
除此之外，在本发明实施例中，还可以根据磁场强度H和感应场强B得到被检部件的磁导率，具体地，磁导率的计算公式为：μ＝B/H，其中，μ为被测部件的磁导率。因此，在本发明实施例中，在得到磁感应电压和磁感应电流之后，就可以根据磁感应电压或者磁感应电流计算得到H和B，进而，根据H和B得到磁导率、磁滞回线、矫顽力等磁特性参数。
需要说明的是，在本发明实施例中，感应线圈6缠绕至U型磁轭9上，感应线圈6的匝数为多匝，并且，感应线圈6使用的导线(例如，铜丝)可以是单股导线，还可以是多股导线。
第一路激励信号在激励励磁线圈8在闭合磁路生成磁场回路之后，将在被检部件中产生磁巴克豪森信号，此时，就可以使用磁巴克豪森信号和涡流信号接收器13接收磁巴克豪森信号；以及第二路激励信号将激励涡流激励线圈11在被检部件中产生涡流信号，此时，就可以使用磁巴克豪森信号和涡流信号接收器13接收涡流信号。如图2所示，磁巴克豪森信号和涡流信号接收器13的输出端与数据处理器103的输入端相连接，用于接收磁巴克豪森信号，或者接收涡流信号，并将接收到的磁巴克豪森信号，或者涡流信号输出至数据处理器103。
需要说明的是，在本发明实施例中，磁巴克豪森信号和涡流信号接收器13可以单独设置，还可以分开设置。也就是说，磁巴克豪森信号和涡流信号接收器13可以为一个整体，用于接收磁巴克豪森信号或者涡流信号，该接收器13还可以设置为由两个子接收器构成，该两个子接收器分别用于接收磁巴克豪森信号和涡流信号。
如图2所示，在磁巴克豪森信号和涡流信号接收器13和数据处理器103之间，还设置有前置放大器14(即，第一前置放大器)和信号调理器15，其中，前置放大器14与磁巴克豪森信号和涡流信号接收器13相连接，用于对磁巴克豪森信号和涡流信号接收器13接收到的磁巴克豪森信号，或者涡流信号进行放大；信号调理器15分别与前置放大器14和数据处理器103电连接，具体地，信号调理器15中包含第一滤波器和相敏检波器，第一滤波器和相敏检波器分别与第一前置放大器和数据处理器电连接，在本发明实施例中，第一滤波器用于对前置放大器14输出的磁巴克豪森信号和涡流信号进行滤波处理，信号调理器中的相敏检波器用于检测涡流信号的相位信息。
具体地，由于磁巴克豪森信号为毫伏级信号，因此，需将原始磁巴克豪森信号放大至伏级。在本发明实施例中，前置放大器14的放大倍数优选为40～60dB。将前置放大器14连接至磁巴克豪森信号和涡流信号接收器13，用于对磁巴克豪森信号进行放大，以便数据处理器可采集到磁巴克豪森信号。
可选地，除了在被检部件105中产生磁巴克豪森信号之外，还可以在被检部件105中产生磁声发射信号，此时，可以通过磁声发射接收器10接收被检部件105的磁声发射信号，并将检测到的磁声发射信号输出至数据处理器103中进行处理。
通过上述描述可知，在本发明实施例中，通过函数发生器2和功率放大器4生成第一路激励信号，进而，使用第一路激励信号激励励磁线圈形成磁场回路。
可选地，在本发明实施例中，还可以通过函数发生器3(即，第二函数发生器)和功率放大器5(即，第二功率放大器)生成第二路激励信号，如图2所示，第二函数发生器与上位机1相连接，用于产生第二路激励信号的原始激励信号，其中，上位机用于控制第二函数发生器产生的激励信号的频率和幅值；第二功率放大器与第二函数发生器相连接，用于对第二路激励信号的原始激励信号进行放大，并输出第二路激励信号。
该装置还包括：涡流激励线圈11，其中，涡流激励线圈设置在安装座12上，并与信号发生器101相连接，用于根据第二路激励信号在被检部件产生涡流信号，如图2所示，安装座12设置在U型磁轭中，并靠近被检部件表面处。
如图2所示，功率放大器5的输出端与涡流激励线圈11相连接，用于将第二路激励信号输入至涡流激励线圈，以激励涡流激励线圈产生涡流信号。然后，通过使用磁巴克豪森信号和和涡流信号接收器13获取涡流信号，并将获取到的涡流信号传输至数据处理器103中进行处理。从图2中可以看出，感应线圈6为磁感应强度传感器的一种，感应线圈6用于接收磁感应信号，进而计算得到磁感应强度，本发明并不限制使用其他类型原理获取磁感应信号(例如，采用霍尔元件等)。进一步地，在本发明实施例中，并不限制除感应线圈之外其他类型的磁感应强度传感器的设置位置，也就是说，磁感应强度传感器可以设置在本发明实施例的磁声多参数无损检测装置的任意位置，例如，当采用霍尔元件获取磁感应信号时，可将霍尔元器件安装于安装座12上，并保持其靠近被检部件表面。
需要说明的是，功率放大器可以有很多种，在本发明实施例中，第一功率放大器和第二功率放大器可选取为线性放大器，还可以选取为其他类型放大器，来完成对两路激励信号的放大，且保证信号的不失真。如果选用线性放大器，作为优选，可以设置功率放大器的放大倍数为0～40dB可调，带宽为：直流～2KHz，其中，功率放大器的放大倍数可以通过上位机来进行调整。
综上，在本发明实施例中，感应线圈6、磁声发射接收器10和磁巴克豪森信号和涡流信号接收器13组成了上述传感器102。下面将结合图4对本发明实施例中的传感器进行进一步地说明。
图4是根据本发明实施例的一种传感器的示意图。如图4所示，该传感器包括感应线圈6、磁声发射接收器10、涡流激励线圈11、安装座12和磁巴克豪森信号和涡流信号接收器13，除此之外，还包括U型磁轭9和励磁线圈8。其中，感应线圈6用于产生磁感应信号(例如，磁感应电压和磁感应电流信号)，并将产生的磁感应信号经过处理之后传输至数据处理器103中。磁声发射接收器10用于接收被检部件105中产生的磁声发射信号，并将接收到的磁声发射信号进行处理之后传输至数据处理器103中进行处理。涡流激励线圈11用于根据第二路激励信号产生涡流信号，并使用磁巴克豪森信号和和涡流信号接收器13接收涡流信号，然后，还可以将接收到的涡流信号进行放大、相位检测和滤波之后传输至数据处理器103中进行处理。励磁线圈8在闭合磁路形成磁场回路时，将在被检部件中产生磁巴克豪森信号，此时，就可以通过磁巴克豪森信号和涡流信号接收器13接收被检部件105中产生的磁巴克豪森信号，并将接收到的磁巴克豪森信号进行放大和滤波之后传输至数据处理器103中进行处理。
综上，在本发明实施例中，通过感应线圈6获取磁特性参数，通过磁声发射接收器10获取磁声发射信号，通过通过涡流激励线圈11和磁巴克豪森信号和涡流信号接收器13获取涡流信号，通过磁巴克豪森信号和涡流信号接收器13和励磁线圈8获取磁巴克豪森信号。
需要说明的是，在本发明实施例中，上述传感器可以包括以下全部部件，或者包含部分部件：感应线圈6、磁声发射接收器10、涡流激励线圈11和磁巴克豪森信号和涡流信号接收器13、磁巴克豪森信号和涡流信号接收器13和励磁线圈8。也就是说，上述部件可以同时包含于传感器中，还可以部分包含于传感器中。
进一步地需要说明的是，在本发明实施例中，以下部件：感应线圈6、磁声发射接收器10、涡流激励线圈11和磁巴克豪森信号和涡流信号接收器13、磁巴克豪森信号和涡流信号接收器13和励磁线圈8在传感器中的位置并不是唯一，也并不是固定的。也就是说，上述部件在传感器中是可拆卸的，同时，每个部件在传感器中的位置可以更换，例如，更换安装座12上涡流激励线圈11和磁巴克豪森信号和涡流信号接收器13的位置。
进一步地需要说明的是，上述磁巴克豪森信号和涡流信号接收器13包括第一子接收器和第二子接收器，其中，第一子接收器用于接收所述磁巴克豪森信号，第二子接收器用于接收所述涡流信号。也就是说，磁巴克豪森信号和涡流信号接收器13可以拆分为两个子接收器，其中，该两个子接收器可以同时设置在安装座12中，还可以一个设置在安装座12中，另一个设置在其他位置，也即，两个子接收器的设置不唯一。
通过上述图2至图4可知，数据处理器103在获取到传感器接收到的多个信号之后，就可以对获取到的信号进行处理，计算被检部件的以下至少一种指标的指标值：应力、硬度、硬化层深度、疲劳、蠕变，从而准确地对被检部件进行无损检测。采用本发明实施例中提供的磁声多参数无损检测装置，相对于现有技术中单一的无损检测方式，能够保证在工况复杂的情况下，还能够准确地对被检部件的损伤情况进行评估。
根据本发明实施例，提供了一种磁声多参数无损检测方法的实施例。
图5是根据本发明实施例的一种磁声多参数无损检测方法的流程图，如图5所示，该方法包括如下步骤：
步骤S502，产生第一路激励信号和第二路激励信号，其中，第一路激励信号用于激励被检部件生成以下信号：磁巴克豪森信号、磁声发射信号、磁感应信号，第二路激励信号用于激励被检部件生成涡流信号。
在本发明实施例中，可以采用两路信号发生器产生第一路激励信号和第二路激励信号。上述两路激励信号可以有很多种，在本发明实施例中，两路激励信号可以为正弦波或三角波，还可以是其他波形。
步骤S504，使用传感器获取第一路激励信号激励生成的信号，以及获取第二路激励信号激励生成的信号。
在本发明实施例中，上述两路信号发生器在产生第一路激励信号和第二路激励信号之后，第一路激励信号将被触发，即，激励被检部件生成磁巴克豪森信号、磁声发射信号、磁感应信号，第二路激励信号也将被触发，即，激励被检部件生成涡流信号。
在激励生成磁巴克豪森信号、磁声发射信号、磁感应信号和涡流信号之后，传感器就可以实时采集上述信号，并将采集到的信号输出到数据处理器中进行计算处理。
步骤S506，获取传感器输出的信号，并根据获取到的信号计算被检部件的以下至少一种指标的指标值：应力、硬度、硬化层深度、疲劳、蠕变。
在本发明实施例中，可以将传感器接收到的信号传输至数据处理器中进行处理。具体地，数据处理器在获取到磁巴克豪森信号、磁声发射信号、磁感应信号和涡流信号之后，将根据获取到的信号计算被检部件的应力、硬度。硬化层深度、疲劳情况和蠕变情况等，进而实现对被检部件的无损检测。
在本发明实施例中，通过信号发生器产生第一路激励信号，以激励被检部件生成多个信号，并产生第二路激励信号，以激励被检部件生成涡流信号，然后，将激励得到的多个信号传输至数据处理器中进行处理，以得到被检部件的应力、硬化层深度、疲劳度和蠕变度等指标参数，相对于现有技术中仅能根据一种参数确定被检部件的应力的方法，达到了在多因素影响复杂工况下，通过多个信号综合，排除干扰因素影响对被检部件进行无损检测的目的，从而实现了丰富了对被检部件进行无损检测的方法的技术效果，进而解决了现有技术中采用单一参数对复杂工况下被检部件进行无损检测时检测结果精度较差的技术问题。
在本发明的一个可选实施方式中，上述方法还包括：在传感器中用于输出磁感应信号的输出接口采集磁感应信号，其中，感应信号包括感应电压和/或感应电流；根据采集到的感应电压和/或感应电流电压和/或电流计算磁特性参数。
具体地，在知晓感应电压信号和感应电流信号之后，就可以根据公式计算感应场强，其中，N为感应线圈的匝数，U为感应线圈两个连接端的电压，k为比例系数。同时，还可以根据公式计算磁场强度H，其中，励磁线圈的匝数为N1匝，被检部件在闭合磁路中的长度为L2，U型磁轭在闭合磁路中的长度为L1。若在励磁线圈N1中通过励磁电流I1时，该励磁电流在U型磁轭和被测部件组成的闭合磁路内产生磁场。
在计算得到磁场强度H和感应场强B之后，就可以根据绘制磁场强度H和感应场强B如图3所示的磁滞回线。从图3中可知，当处于目标激励信号的前1/4周期时，感应场强沿图3中“oa”方向变化，在磁场强度H逐渐增加至Hm后，逐渐减小到-Hm的过程中，感应场强B将不沿磁化曲线“oa”方向变化，而是沿“abcd”方向变化；在磁场强度由-Hm再增加到Hm的过程中，感应场强B将沿“defa”方向变化，此规律曲线称为磁滞回线。其中，当磁场强度H＝0时，感应场强为Br，且Br的值不为零，其中，Br为被测部件的剩余感应强度；当B＝0时，此时的磁场强度为He，其中，He为被测部件的矫顽力。
除此之外，在本发明实施例中，还可以根据磁场强度H和感应场强B得到被检部件的磁导率，具体地，磁导率的计算公式为：μ＝B/H，其中，μ为被测部件的磁导率。
在本发明的一个可选实施方式中，上述方法还包括：获取第一路激励信号的原始激励信号，以及获取第二激励信号的原始激励信号；将第一路激励信号的原始激励信号和第二激励信号的原始激励信号进行放大，得到第一激励信号和第二激励信号。
具体地，可以选取功率放大器对两路激励信号进行放大，使放大后的激励信号的能量能够激励励磁线圈8和涡流激励线圈11正常工作。功率放大器除线性放大器之外，还可以选取功率放大器为其他类型放大器，来完成对激励信号的放大，且保证信号的不失真。其中，如果选用线性放大器，作为优选，第一预设倍数可以设置为0～40dB可调。
在本发明的一个可选实施方式中，获取传感器输出的信号包括：获取磁巴克豪森信号和涡流信号；对磁巴克豪森信号和涡流信号进行放大；对放大之后的磁巴克豪森信号和涡流信号进行滤波处理，以及检测放大之后的涡流信号的相位信息，其中，处理之后得到的磁巴克豪森信号和涡流信号用于计算被检部件的以下至少一种指标的指标值：应力、硬度、硬化层深度、疲劳、蠕变。
由于磁巴克豪森信号和涡流信号为毫伏级信号，因此，需将原始磁巴克豪森信号和原始涡流信号放大至伏级。在本发明实施例中，可以通过前置放大器(即，上述图2中的前置放大器14对原始磁巴克豪森信号和原始涡流信号进行放大，其中，可以前置放大器14优选设置为40～60dB。接下来，就可以将放大之后的磁巴克豪森信号进行滤波处理，并对放大之后的涡流信号依次进行相位检测和滤波处理，最终，将滤波处理之后的磁巴克豪森信号和涡流信号发送至数据处理器中进行分析。
综上，在本发明实施例中提供的磁声多参数无损检测方法，通过多种方法检测被检部件的多个信号、然后，结合各方法对被检部件所反馈变化的信号规律的不同，在复杂工况下，排除干扰因素的影响，对材料损伤进行综合评价。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，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-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、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 (14)

1.一种磁声多参数无损检测装置，其特征在于，包括：
信号发生器，用于产生第一路激励信号和第二路激励信号，其中，所述第一路激励信号用于激励被检部件生成以下信号：磁巴克豪森信号、磁声发射信号、磁感应信号，所述第二路激励信号用于激励所述被检部件生成涡流信号；
传感器，与所述被检部件相连接，用于获取所述第一路激励信号激励生成的信号，以及获取所述第二路激励信号激励生成的信号，并将获取到的信号输出至数据处理器；
所述数据处理器，与所述传感器相连接，用于获取所述传感器输出的信号，并根据获取到的信号计算所述被检部件的以下至少一种指标的指标值：应力、硬度、硬化层深度、疲劳、蠕变。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器包括以下至少之一：感应线圈、磁巴克豪森信号和涡流信号接收器、磁声发射接收器，其中，
所述感应线圈，缠绕在U型磁轭上，用于根据所述第一路激励信号在磁场回路中生成磁感应信号，并输出所述磁感应信号，其中，所述磁感应信号用于确定被检部件的磁特性参数，所述磁场回路为在所述U型磁轭和所述被检部件组成的闭合磁路中形成的回路；
所述磁巴克豪森信号和涡流信号接收器，用于接收所述磁巴克豪森信号和涡流信号，并将接收到的所述磁巴克豪森信号和所述涡流信号输出至所述数据处理器；
所述磁声发射接收器，用于接收所述磁声发射信号，并将接收到的所述磁声发射信号输出至所述数据处理器。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述磁巴克豪森信号和涡流信号接收器包括：第一子接收器和第二子接收器，其中，所述第一子接收器用于接收所述磁巴克豪森信号，所述第二子接收器用于接收所述涡流信号。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：励磁线圈，缠绕在所述U型磁轭上，并与所述信号发生器电连接，用于根据接收到的所述第一路激励信号在所述闭合磁路形成所述磁场回路，其中，所述励磁线圈的匝数为一匝或者多匝。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置包括第一前置放大器和信号调理器中，其中，
所述第一前置放大器与所述磁巴克豪森信号和涡流信号接收器相连接，用于对所述磁巴克豪森信号和所述涡流信号进行放大；
所述信号调理器中包含第一滤波器和相敏检波器，所述第一滤波器和所述相敏检波器分别与所述第一前置放大器和所述数据处理器电连接，其中，所述第一滤波器用于对所述第一前置放大器输出的所述磁巴克豪森信号和所述涡流信号进行滤波，所述相敏检波器用于检测所述涡流信号的相位信息。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置包括第二前置放大器和第二滤波器，其中：
所述第二前置放大器与所述感应线圈相连接，用于对所述磁感应信号进行放大；
所述第二滤波器分别与所述第二前置放大器和所述数据处理器电连接，用于对所述第二前置放大器输出的所述磁感应信号进行滤波。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：涡流激励线圈，所述涡流激励线圈设置在安装座上，并与所述信号发生器相连接，用于根据所述第二路激励信号在所述被检部件产生所述涡流信号，其中，所述安装座设置在所述U型磁轭中部，并与所述被检部件相邻。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号发生器包括：第一信号发生器和第二信号发生器，其中，所述第一信号发生器用于产生所述第一路激励信号，所述第二信号发生器用于产生所述第二路激励信号。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一信号发生器包括：
第一函数发生器，与上位机相连接，用于产生所述第一路激励信号的原始激励信号，其中，所述上位机用于控制所述第一函数发生器产生的激励信号的频率和幅值；
第一功率放大器，与所述第一函数发生器相连接，用于对所述第一路激励信号的原始激励信号进行放大，并输出所述第一路激励信号。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二信号发生器包括：
第二函数发生器，与上位机相连接，用于产生所述第二路激励信号的原始激励信号，其中，所述上位机用于控制所述第二函数发生器产生的激励信号的频率和幅值；
第二功率放大器，与所述第二函数发生器相连接，用于对所述第二路激励信号的原始激励信号进行放大，并输出所述第二路激励信号。
11.一种磁声多参数无损检测方法，其特征在于，包括：
产生第一路激励信号和第二路激励信号，其中，所述第一路激励信号用于激励被检部件生成以下信号：磁巴克豪森信号、磁声发射信号、磁感应信号，所述第二路激励信号用于激励所述被检部件生成涡流信号；
使用传感器获取所述第一路激励信号激励生成的信号，以及获取所述第二路激励信号激励生成的信号；
获取所述传感器输出的信号，并根据获取到的信号计算所述被检部件的以下至少一种指标的指标值：应力、硬度、硬化层深度、疲劳、蠕变。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述传感器中用于输出所述感应信号的输出接口采集所述感应信号，其中，所述感应信号包括感应电压和/或感应电流；
根据采集到的所述感应电压和/或感应电流电压和/或电流计算磁特性参数。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述第一路激励信号的原始激励信号，以及获取所述第二激励信号的原始激励信号；
将所述第一路激励信号的原始激励信号和所述第二激励信号的原始激励信号进行放大，得到所述第一激励信号和所述第二激励信号。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，获取所述传感器输出的信号包括：
获取所述磁巴克豪森信号和所述涡流信号；
对所述磁巴克豪森信号和所述涡流信号进行放大；
对放大之后的所述磁巴克豪森信号和所述涡流信号进行滤波处理，以及检测放大之后的所述涡流信号的相位信息，其中，处理之后得到的所述磁巴克豪森信号和所述涡流信号用于计算所述被检部件的以下至少一种指标的指标值：应力、硬度、硬化层深度、疲劳、蠕变。
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