CN108051763A - 一种复合材料的弱磁检测方法 - Google Patents

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于润桥
张斌
胡博
夏桂锁
程东方
程强强
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    • G01R33/12—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids

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Abstract

本发明提供一种复合材料的弱磁检测方法，所述方法包括步骤：S1、利用手持传感器探头沿所述复合材料的同一方向进行扫查，将获取的复合材料的若干个采样点对应的磁感应强度信号传递至信号采集器；S2、信号采集器将所述磁感应强度信号进行差分处理，获取差分信号；S3、根据所述差分信号获取每个所述采样点对应的空间磁场梯度值；S4、提供一阈值范围，于所述采样点对应的所述空间磁场梯度值超出所述阈值范围时判定所述采样点存在缺陷。该技术基于地磁场的环境下，无需额外激励，可靠性高，操作简单，可视化检测，实现了复合材料无损检测工程化的应用。

Description

一种复合材料的弱磁检测方法
技术领域
本发明涉及弱磁检测领域，尤其涉及一种复合材料的弱磁检测方法。
背景技术
随着科技的不断发展和提高，材料的应用也变的更加多元化，传统意义上的 单一性质材料很难满足人类对科技的期待值，复合材料应运而生。复合材料是由 两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法组合的新性能固体材 料。其发挥出复合的各种材料的特殊性能，且质量轻，强度高，抗疲劳性能好， 在船舶、航天、兵器、运输等各个领域得到广泛应用。由于复合材料的非均匀性 和各项性能，在制造工艺过程和应用过程易受到多方面物理化学因素的影响并产 生缺陷。因此近年来，复合材料制品已成为无损检测的技术研究和应用的主攻方 向。目前，无损检测的常用方法有超声检测法、涡流检测法、射线检测法、磁粉 检测法、渗透检测法。但是由于复合材料制品结构复杂，所需的工艺质量要求较高，因此这些这些检测方法都不能达到理想的检测结果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种复合材料的弱磁检测方法，以实现对 复合材料的无损检测。
本发明的技术方案是：一种复合材料的弱磁检测方法，所述方法包括步骤：
S1、利用手持传感器探头沿所述复合材料的同一方向进行扫查，将获取的复 合材料的若干个采样点对应的磁感应强度信号传递至信号采集器；
S2、信号采集器将所述磁感应强度信号进行差分处理，获取差分信号；
S3、根据所述差分信号获取每个所述采样点对应的空间磁场梯度值；
S4、提供一阈值范围，于所述采样点对应的所述空间磁场梯度值超出所述阈 值范围时判定所述采样点存在缺陷。
较佳的，在步骤S1中，所述手持传感器探头将所述磁感应强度信号转换为 模拟电信号后发送至所述信号采集器。
较佳的，在步骤S2中，所述信号采集器将每个通道的所述模拟电信号转换 为数字信号，对所述数字信号进行差分处理后获取差分信号。
较佳的，所述阈值范围为(μ-3σ，μ-3σ)，其中，μ为所述空间磁场梯 度值的平均值，σ为所述空间磁场梯度值的标准差。
较佳的，μ和σ的计算方法为：
其中，n为任意一通道的采样总个数，μ为该通道的磁场梯度的平均值，σ 为该通道的磁场梯度的标准差，ΔB(i)为第i个采样点的空间磁场梯度值。
较佳的，所述方法还包括步骤：对任所述空间磁场梯度值进行处理获取成像 数据。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：上述复合材料的弱磁检测方法，对 复合材料试件中的粘接缺陷能够准确定位、定量。该技术基于地磁场的环境下， 无需额外激励，可靠性高，操作简单，可视化检测，实现了复合材料无损检测工 程化的应用。与常规无损检测方法相比，该方法更适用于复合材料。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于 说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明一种复合材料的弱磁检测方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明一种复合材料的弱磁检测方法进行详 细说明。
一种复合材料的弱磁检测方法，包括步骤：
S1、利用手持传感器探头沿复合材料的同一方向进行扫查，将获取复合材料 的若干个采样点对应的的磁感应强度信号传递至信号采集器；
S2、信号采集器将上述磁感应强度信号进行差分处理，获取差分信号；
S3、根据差分信号获取每个采样点对应的空间磁场梯度值；
S4、提供一阈值范围，于采样点对应的空间磁场梯度值超出阈值范围时判定 该采样点存在缺陷。
在上述复合材料弱磁检测方法中，是利用手持传感器探头沿复合材料的同一 方向进行扫查，获取若干个磁感应强度信号，每个磁感应强度信号对应的是一个 复合材料上的一个采样点。所有的采样点均在手持传感器探头扫查的方向上。由 于复合材料属于非铁磁性材料，磁导率比较低，通过原始信号，难以判断其缺陷 位置，所以此时需要通过原始数据进行差分处理，获取差分信号，然后根据差分 信号获取每个采样点对应的空间磁场梯度值。将每个采样点的空间磁场梯度值与 阈值范围进行比较，超出该阈值范围的空间磁场梯度值对应的采样点判定为存在 缺陷。
近一步来讲，在步骤S1中，手持传感器探头将磁感应强度信号转换成为模 拟电信号后发送至信号采集器。其中，该手持传感器探头是由6个0.1nT的磁通 门传感器构成。
近一步来讲，在步骤S2中，信号采集器将模拟电信号转换成数字信号，然 后再对该数字信号进行差分处理。值得指出的是，由于信号采集器接收到的是6 通道的数字信号，所以是对这6通道的数字信号进行差分处理获取差分信号。
近一步来讲，所述阈值范围为(μ-3σ，μ-3σ)，其中，μ为所有空间磁 场梯度值的平均值，σ为空间磁场梯度值的标准差。
在上式中，n为任意一通道的采样总个数，μ为该通道的磁场梯度的平均值， σ为该通道的磁场梯度的标准差，ΔB(i)为第i个采样点的空间磁场梯度值。
近一步来讲，为了缺陷信号进一步提取以及在缺陷成像图中直观处理，需要 对磁场梯度值进一步做处理，处理后的值成为成像数据M。
为了提高成像的分辨率使得成像结果更加美观，对成像数据Mi值采用了插 值的处理方法，增加了每个通道Mi的数据点数，从保证插值的连续性和插值函 数的光滑度考虑，在插值算法中选埃尔米特插值法。即
H(xi)＝f(xi)
H(k)(xi)＝f(k)(xi)
i＝0,1…,j；k＝1,2…
埃米尔特插值在考虑节点处函数值的前提下再加上导数值作为插值条件，不 但要求在节点上函数值相等而且要求在某些或者全部节点的导数值也相等。使用 上述算法处理后的数据成像效果较未用处理的数据的成像效果上有很大的提升。 同时在图像处理中为了使人眼对强磁异常更容易识别判断和图像更平滑。本技术 采用RGB彩色空间、阈值分割、插值处理等方法，进行图像处理。异常强度由强 变弱对应于颜色从红色渐变为蓝色，达到了整个系统对缺陷检测效果直观性的要 求。
综上所述，上述复合材料的弱磁检测方法，对复合材料试件中的粘接缺陷能 够准确定位、定量。该技术基于地磁场的环境下，无需额外激励，可靠性高，操 作简单，可视化检测，实现了复合材料无损检测工程化的应用。与常规无损检测 方法相比，该方法更适用于复合材料。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而 易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变 化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本 发明的意图和范围内。

Claims (6)

1.一种复合材料的弱磁检测方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
S1、利用手持传感器探头沿所述复合材料的同一方向进行扫查，将获取的复合材料的若干个采样点对应的磁感应强度信号传递至信号采集器；
S2、信号采集器将所述磁感应强度信号进行差分处理，获取差分信号；
S3、根据所述差分信号获取每个所述采样点对应的空间磁场梯度值；
S4、提供一阈值范围，于所述采样点对应的所述空间磁场梯度值超出所述阈值范围时判定所述采样点存在缺陷。
2.根据权利要求1所述的复合材料的弱磁检测方法，其特征在于，在步骤S1中，所述手持传感器探头将所述磁感应强度信号转换为模拟电信号后发送至所述信号采集器。
3.根据权利要求2所述的复合材料的弱磁检测方法，其特征在于，在步骤S2中，所述信号采集器将每个通道的所述模拟电信号转换为数字信号，对所述数字信号进行差分处理后获取差分信号。
4.根据权利要求1所述的复合材料的弱磁检测方法，其特征在于，所述阈值范围为(μ-3σ，μ-3σ)，其中，μ为所述空间磁场梯度值的平均值，σ为所述空间磁场梯度值的标准差。
5.根据权利要求4所述的复合材料的弱磁检测方法，其特征在于，μ和σ的计算方法为：
<mrow> <mi>&amp;mu;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>n</mi> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>B</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
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其中，n为任意一通道的采样总个数，μ为该通道的磁场梯度的平均值，σ为该通道的磁场梯度的标准差，ΔB(i)为第i个采样点的空间磁场梯度值。
6.根据权利要求1所述的复合材料的弱磁检测方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：对任所述空间磁场梯度值进行处理获取成像数据。
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