CN111505113B - 一种新型磁轭式磁粉探伤仪及报警的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型磁轭式磁粉探伤仪及报警的装置和方法，该方法包括以下步骤：对压电式压力传感器进行标定；在铁磁性被检工件上对提升力进行测定和修订；提升力的实时监控。通过装置和方法，提供了一种结构简单，使用方便，能在被检工件上实时测定磁粉探伤仪的提升力，即消除了提升力试块与被检工件磁化率的差异，又可实现对提升力的实时监控，实现了实时超限报警功能，有效提高了磁粉检测的灵敏度和可靠性。

Description

一种新型磁轭式磁粉探伤仪及报警的装置和方法

技术领域

本发明涉及探伤仪报警技术领域，具体来说，涉及一种新型磁轭式磁粉探伤仪及报警的装置和方法。

背景技术

磁粉探伤技术作为一种常规无损检测手段应用非常广泛，可发现铁磁性被检工件表面缺陷及近表面埋藏缺陷。其原理是利用磁粉探伤仪对铁磁性被检工件施加外加磁场，由于不连续性的存在而形成的漏磁场，吸附施加在被检工件表面的磁粉，形成可目视的磁痕，从而显示出不连续性的形状、大小、位置。

其中磁粉探伤中的磁轭法因其非电接触、便携性、使用灵活、检测效率高等优点广泛应用于在役设备检测、大型被检工件的局部检测等方面。

磁轭法是借助永久磁铁或电磁铁将磁场导入铁磁性被检工件的磁化方法。利用便携式电磁轭磁极接触被检工件表面进行局部磁化，用于发现被检工件表面近表面存在的垂直于两磁极连线的缺陷。在磁轭法中，被检工件是闭合磁路的一部分，属于闭路磁化。

磁轭法磁化时要求磁粉探伤仪磁极与被检工件接触良好并与被检工件之间有足够强的磁吸力。因为如果磁极产生的磁力线无法正常导入到铁磁性被检工件，被检工件中的磁感应强度过低，则由缺陷而形成的漏磁场强度也会降低，这将会引起检测灵敏度无法满足要求，导致超标缺陷的漏检，极大的影响设备的安全稳定运行。

为了评价磁轭式磁粉探伤仪性能，验证磁粉探伤仪的磁吸力，保证缺陷检验灵敏度，国家标准NB/T 47013.4-2015 《承压设备无损检测 第4部分：磁粉检测》对磁粉探伤仪的提升力做出了如下要求：当使用磁轭最大间距时，交流电磁轭至少应有45N的提升力；直流电（包括整流电）磁轭或永久性磁轭至少应有177N的提升力；交叉磁轭至少应有118N的提升力。

目前对磁粉探伤仪提升力的测试是利用磁粉探伤用提升力试块实现。按照标准要求，用各种磁粉探伤仪通电后来提升换算成相对应重量的试块，若能顺利提起，则该磁粉探伤仪的提升力满足要求。

而标准规定的现有方法存在如下缺点：

1.标准规定的提升力试块一般采用45号钢，其磁化率可能与被检工件材料的磁化率存在差异，而现有提升力测定方法无法识别和消除此种误差。

2.提升力试块具有一定的体积和重量，无法实现在现场对磁粉探伤仪提升力的实时测定。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种新型磁轭式磁粉探伤仪及报警的装置和方法，能够克服现有技术的上述不足。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种新型磁轭式磁粉探伤仪及报警的装置，该装置包括：压电式压力传感器，所述压电式压力传感器外侧涂有保护膜，所述压电式压力传感器上侧通过可旋连接销与矩形磁极相连，所述矩形磁极上侧连接有磁化铁芯线圈组手柄，所述磁化铁芯线圈组手柄下侧设有开关按钮，所述开关按钮与所述磁化铁芯线圈组手柄相连；所述磁化铁芯线圈组手柄一侧分别连接有电源线、信号线一端，所述电源线、信号线另一端连接有磁粉探伤仪主机。

进一步的，所述电源线设置在信号线上侧。

进一步的，所述压电式压力传感器围绕所述矩形磁极摆动。

进一步的，所述压电式压力传感器为两个。

进一步的，所述矩形磁极上设有与所述可旋连接销相对应的孔。

根据本发明的另一方面，提供了一种新型磁轭式磁粉探伤仪及报警的方法，该方法包括以下步骤：

S1：对压电式压力传感器进行标定；

S2：在铁磁性被检工件上对提升力进行测定和修订；

S3：提升力的实时监控。

进一步的，所述步骤S1包括以下步骤：

S11：利用标准提升力试块，对压电式压力传感器进行标定，通过电源线和信号线连接好磁化铁芯线圈组和磁粉探伤仪主机，调节矩形磁极至最大间距；

S12：将磁化铁芯线圈组手柄1垂直放置地面，通过信号线实时传输至磁粉探伤仪主机，设置此时的信号值U₀对应为G₀；

S13：启动开关按钮，提起重量为45N的标准提升力试块，通过信号线实时传输至磁粉探伤仪主机，设置此时的信号值U₁对应为45N。

进一步的，所述步骤S2包括以下步骤：

S21：将磁化铁芯线圈组手柄垂直放置铁磁性被检工件上；

S22：启动开关按钮，压电式压力传感器受到手柄自身重力和磁吸力，产生电压正信号，通过信号线实时传输至磁粉探伤仪主机，设置此时的信号值为U_s。

进一步的，所述步骤S3包括以下步骤：

S31：设置磁粉探伤仪主机的信号报警闸门电平值|U_b|=|U₀|+|U₁|。

S32：使用磁化铁芯线圈组手柄对铁磁性被检工件进行连续磁粉检测，实时测定显示信号值U_s。

进一步的，所述步骤S32中，当|U_s|<|U_b|时，则仪器报警。

本发明的有益效果：通过装置和方法，提供了一种结构简单，使用方便，能在被检工件上实时测定磁粉探伤仪的提升力，即消除了提升力试块与被检工件磁化率的差异，又可实现对提升力的实时监控，实现了实时超限报警功能，有效提高了磁粉检测的灵敏度和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例所述的一种新型磁轭式磁粉探伤仪及报警的装置的结构示意图；

图2是根据本发明实施例所述的一种新型磁轭式磁粉探伤仪及报警的方法的流程框图；

图中：1、磁化铁芯线圈组手柄，2、电源线，3、信号线，4、开关按钮，5、矩形磁极，6、可旋连接销，7、压电式压力传感器，8、磁粉探伤仪主机，9、铁磁性被检工件。

具体实施方式

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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，根据本发明实施例所述的一种新型磁轭式磁粉探伤仪及报警的装置，包括：压电式压力传感器7，所述压电式压力传感器7外侧涂有保护膜，所述压电式压力传感器7上侧通过可旋连接销6与矩形磁极5相连，所述矩形磁极5上侧连接有磁化铁芯线圈组手柄1，所述磁化铁芯线圈组手柄1下侧设有开关按钮4，所述开关按钮4与所述磁化铁芯线圈组手柄1相连；所述磁化铁芯线圈组手柄1一侧分别连接有电源线2、信号线3一端，所述电源线2、信号线3另一端连接有磁粉探伤仪主机8。

在本发明的一个具体实施例中，所述电源线2设置在信号线3上侧。

在本发明的一个具体实施例中，所述压电式压力传感器7围绕所述矩形磁极5摆动。

在本发明的一个具体实施例中，所述压电式压力传感器7为两个。

在本发明的一个具体实施例中，所述矩形磁极5上设有与所述可旋连接销6相对应的孔。

在本发明的一个具体实施例中，所述步骤S32中，当|U_s|<|U_b|时，则仪器报警。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下对本发明的上述技术方案进行详细说明。

压电式压力传感器7是基于压电效应而制成，其原理是，某些晶体材料在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态；当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。这种现象称为正压电效应。此类晶体材料称为压电材料。依据压电材料的压电效应研制压力传感器称为压电传感器。由上可以看出，压电传感器只能够测量动态的应力，这与我们进行动态磁粉检测提升力监控可正好相匹配。

压电材料的压电电压常数g₃₃是衡量压电晶体材料接收性能的重要参数，表示作用在压电晶体上单位应力所产生的电压梯度大小。

g₃₃=U_p/P（V·m/N）；U_p=g₃₃×P（V·m/N）

P：施加在压电材料晶片两面的应力；

U_p：压电材料晶片表面产生的电压梯度，即电压U与压电材料晶片厚度t之比，U_p=U/t。

由上可以看出：压电材料的g₃₃值越大，相同应力下产生的电压梯度大，接收性能好，接收灵敏度高，选用的压电材料晶片厚度t也越小，对磁粉检测的影响也越小。

因此，本次选用g₃₃值较大的压电材料，经查压电材料性能参数表，本次选择单晶材料碘酸锂。

将单晶材料碘酸锂压电式压力传感器作为压电材料，一侧加装保护膜，一侧固定粘贴在矩形磁极5末端；通过信号线3将压电式压力传感器7的电压信号值实时传输至磁粉探伤仪主机8。

使用时先对压电式压力传感器7进行标定，然后在工件上对提升力进行测定和修订，进而实现提升力的实时监控。

如图2所示，在具体使用时，根据本发明所述的一种新型磁轭式磁粉探伤仪及报警的方法，该方法包括以下步骤：

S1：对压电式压力传感器（7）进行标定；

S2：在铁磁性被检工件(9)上对提升力进行测定和修订；

S3：提升力的实时监控。

步骤S1包括以下步骤：

S11：利用标准提升力试块，对压电式压力传感器进行（7）标定，通过电源线（2）和信号线（3）连接好磁化铁芯线圈组和磁粉探伤仪主机（8），调节矩形磁极至最大间距；

S12：将磁化铁芯线圈组手柄1垂直放置地面，通过信号线（3）实时传输至磁粉探伤仪主机（8），设置此时的信号值U₀对应为G₀；

S13：启动开关按钮（4），提起重量为45N的标准提升力试块，通过信号线（3）实时传输至磁粉探伤仪主机（8），设置此时的信号值U₁对应为45N。

步骤S2包括以下步骤：

S21：将磁化铁芯线圈组手柄(1)垂直放置铁磁性被检工件(9)上；

S22：启动开关按钮，压电式压力传感器(7)受到手柄自身重力和磁吸力，产生电压正信号，通过信号线(3)实时传输至磁粉探伤仪主机(8)，设置此时的信号值为U_s。

步骤S3包括以下步骤：

S31：设置磁粉探伤仪主机（8）的信号报警闸门电平值|U_b|=|U₀|+|U₁|。

S32：使用磁化铁芯线圈组手柄（1）对铁磁性被检工件（9）进行连续磁粉检测，实时测定显示信号值U_s。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新型磁轭式磁粉探伤仪及报警的方法，该方法使用新型磁轭式磁粉探伤仪及报警装置，该装置包括压电式压力传感器（7），所述压电式压力传感器（7）外侧涂有保护膜，所述压电式压力传感器（7）上侧通过可旋连接销（6）与矩形磁极（5）相连，所述矩形磁极（5）上侧连接有磁化铁芯线圈组手柄（1），所述磁化铁芯线圈组手柄（1）下侧设有开关按钮（4），所述开关按钮（4）与所述磁化铁芯线圈组手柄（1）相连；所述磁化铁芯线圈组手柄（1）一侧分别连接有电源线（2）、信号线（3）一端，所述电源线（2）、信号线（3）另一端连接有磁粉探伤仪主机（8），其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：对压电式压力传感器（7）进行标定；

所述步骤S1包括以下步骤：

S11：利用标准提升力试块，对压电式压力传感器（7）进行标定，通过电源线（2）和信号线（3）连接好磁化铁芯线圈组和磁粉探伤仪主机（8），调节矩形磁极至最大间距；

S12：将磁化铁芯线圈组手柄1垂直放置地面，通过信号线（3）实时传输至磁粉探伤仪主机（8），设置此时的信号值U₀对应为G₀；

S13：启动开关按钮（4），提起重量为45N的标准提升力试块，通过信号线（3）实时传输至磁粉探伤仪主机（8），设置此时的信号值U₁对应为45N；

S2：在铁磁性被检工件(9)上对提升力进行测定和修订；所述步骤S2包括以下步骤：

S21：将磁化铁芯线圈组手柄(1)垂直放置铁磁性被检工件(9)上；

S22：启动开关按钮，压电式压力传感器(7)受到手柄自身重力和磁吸力，产生电压正信号，通过信号线(3)实时传输至磁粉探伤仪主机(8)，设置此时的信号值为U_s；

S3：提升力的实时监控，所述步骤S3包括以下步骤：

S31：设置磁粉探伤仪主机（8）的信号报警闸门电平值|U_b|=|U₀|+|U₁|；

S32：使用磁化铁芯线圈组手柄（1）对铁磁性被检工件（9）进行连续磁粉检测，实时测定显示信号值U，所述步骤S32中，当|U_s|<|U_b|时，则仪器报警。

2.根据权利要求1所述的一种新型磁轭式磁粉探伤仪及报警的方法，其特征在于，所述电源线（2）设置在信号线（3）上侧。

3.根据权利要求1所述的一种新型磁轭式磁粉探伤仪及报警的方法，其特征在于，所述压电式压力传感器（7）围绕所述矩形磁极（5）摆动。

4.根据权利要求1所述的一种新型磁轭式磁粉探伤仪及报警的方法，其特征在于，所述压电式压力传感器（7）为两个。

5.根据权利要求1所述的一种新型磁轭式磁粉探伤仪及报警的方法，其特征在于，所述矩形磁极（5）上设有与所述可旋连接销（6）相对应的孔。