CN111895901B - 铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测方法及其系统装置 - Google Patents

铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测方法及其系统装置 Download PDF

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Abstract

本发明一种铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测方法及其装置，所述检测装置(3)包括检测探头(31)、屏蔽外壳罩(32)、控制电路板装置(33)，检测探头(31)安装于屏蔽外壳罩(32)内，控制电路板装置(33)固定于屏蔽外壳罩(32)内侧壁，由引导线与检测探头(31)电连接。实现非常简便的实现了铁磁性板材和非铁磁性板材之间的间隙检测监控，方便测量间隙值的大小。

Description

铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测方法及其系统装置
技术领域
本发明涉及电磁无损检测技术领域，具体涉及金属板材间隙的无损检测，特别是涉及一种铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测方法及其系统装置。
背景技术
在核工业等领域，往往需要将两种不同的金属材料叠放在一起，如钢板与铝板或铜板的叠合，由于板材是较为薄且具有一定的柔韧应力，放置的时候容易造成变形而无法完全贴合，人工肉眼比较不容易发现，而且随着工业生产的自动化，生产线作业都由机械自动完成，因此通过自动检测来监控金属板材之间的间隙，非常的有必要。
然而，需要通过无损检测手段，判断两者间是否存在间隙，尤其是透过钢板面进行检测，难度甚大，迄今未有好的解决方法。
针对以上缺点问题，本发明采用如下技术方案进行改善。
发明内容
本发明的目的提供一种铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测方法及其系统装置，公开的技术方案如下：
一种铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测方法，用于板材之间间隙的判定检测，以及间距大小的测量，其特征在于具有用于将铁磁性金属板材进行磁化的激磁线圈L0，具体步骤如下：
a.通过对缠绕于铁芯的激磁线圈L0施加脉冲电流，对被测对象的铁磁性金属板材进行磁化；
b．在激磁线圈L0施加的脉冲电流处在脉宽时段，即铁磁性金属板材处于被磁化的状态下，对涡流激励线圈L1施加涡流激励信号；
c.通过一对差分式涡流检测线圈L2L3接收涡流检测信号，当铁磁性板材与非铁磁性板材之间的间隙发生变化时，涡流检测线圈L2L3所获取的差分信号随之变化；
d.将涡流检测线圈L2L3接收的涡流检测信号由放大器放大处理后，发送控制分析仪器进行数据分析处理，判定间隙及计算相应的间隙数值。
其中，所述步骤b中涡流激励线圈L1施加的涡流激励信号为适用于非铁磁性材料涡流检测的高频率的涡流激励信号。适用于非铁磁性材料涡流检测的高频率激励信号为高于1000 Hz的某个频率，最适合的频率值为3000Hz到10000Hz之间的某个频率。
一种铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测方法，其特征在于还包括选择进一步检测的方法步骤，当铁磁性金属板材厚度尺寸不是固定值的情况下，施加于激磁线圈L0的脉冲电流处在脉冲间隔的时段，涡流激励信号切换为适用于铁磁性金属涡流检测的低频率涡流激励信号施加于涡流激励线圈L1，进一步进行涡流检测，将涡流检测线圈L2L3进一步检测接收的差分信号通过放大器发送至控制分析仪器，与步骤c检测的数据对比分析处理，判定间隙及计算相应的间隙数值。
其中，所述的施加于涡流激励线圈L1切换为适用于铁磁性金属涡流检测的低频率涡流激励信号的频率为低于300 Hz的某个频率值，最适合的频率值为30Hz到100Hz之间的某个频率。
其中，对缠绕于铁芯的激磁线圈L0施加的脉冲电流，脉宽时段小于脉冲间隔的时段，被测对象铁磁性材料被磁化的时间小于不被磁化的时间，脉冲电流的脉宽至少为三倍脉宽间隔以上。
本发明还公开一种铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测系统，用于判定被检测对象(2)中铁磁性金属板(21)和非铁磁性金属板(22)的间隙(23)以及间距大小的测量，所述检测系统(4)包括电源模块(41)、电源开关(42)、振荡器(44)、放大器(46)和数据分析处理显示记录模块(47)，其特征在于所述检测系统(4)还包括驱动激磁线圈L0用于对被检测对象中的铁磁性金属板进行磁化的脉冲电流发生器模块(43)；其中，当脉冲电流发生器模块(43)对激磁线圈L0施加的脉冲电流在脉宽时段时，所述振荡器(44)对涡流激励线圈L1施加涡流激励信号，差分检测线圈L2 L3接收涡流差分信号，通过放大器46传送至数据分析处理显示记录模块(47)。
其中，所述的振荡器(44) 激磁线圈L0施加的脉冲电流在脉宽时段时，对涡流激励线圈L1施加涡流激励信号为对非铁磁性金属板材进行涡流检测的高频率涡流激励信号，非铁磁性材料涡流检测的高频率激励信号为高于1000 Hz的某个频率，最适合的频率值为3000到10000之间的某个频率。
进一步，所述检测系统(4)还包括频率切换控制模块(45)，当铁磁性金属板材厚度尺寸不是固定值的情况下，且施加于激磁线圈L0的脉冲电流处在脉冲间隔的时段，将涡流激励信号切换为适用于铁磁性金属涡流检测的低频率涡流激励信号施加于涡流激励线圈L1，进一步进行涡流检测，将检测线圈L2L3进一步检测接收的差分信号通过放大器46传送至数据分析处理显示记录模块(47)。
其中，所述的施加于涡流激励线圈L1切换为适用于铁磁性金属涡流检测的低频率的涡流激励信号的频率，为低于300 Hz的某个频率，最适合的频率值为30到100之间的某个频率。
本发明还公开一种铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测装置，通过引线(11)连接于控制分析仪器(1)，用于判定被检测对象(2)中铁磁性金属板(21)和非铁磁性金属板(22)的间隙(23)以及间距大小的测量，其特征在于所述检测装置(3)包括检测探头(31)、屏蔽外壳罩(32)、控制电路板装置(33)，检测探头(31)安装于屏蔽外壳罩(32)内，控制电路板装置(33)固定于屏蔽外壳罩(32)内侧壁，由引导线与检测探头(31)电连接；
其中所述的检测探头(31)包括用于缠绕线圈的铁芯(34)，以及缠绕于所述铁芯(34)的线圈除了具有用于涡流检测的涡流激励线圈L1、检测线圈L2和L3，还设置有用于磁化被测对象中铁磁性材料的脉冲电流激磁线圈L0。
据以上技术方案，本发明具有以下有益效果：
一、通过设置于铁芯的脉冲电流激磁线圈L0对被测对象中铁磁性板材进行磁化，同时在脉宽时段对涡流激励线圈L1施加涡流激励信号，利用差分涡流检测线圈L2和L3获取涡流检测信号，当铁磁性板材和非铁磁性板材之间的间隙发生变化时，所获取的差分涡流检测信号也随之变化的分析方法，非常简便的实现了铁磁性板材和非铁磁性板材之间的间隙检测监控，方便测量间隙值的大小。
二、通过控制模块，在激磁线圈L0的脉冲电流处于脉冲间隔时段，频率切换控制模块切换振荡器施加于涡流激励线圈L1的频率，引入进一步的涡流检测，实现更精确的测量铁磁性板材和非铁磁性金属板材间的间隙大小，以便精准地做出判断是否采取措施。
附图说明
图1为本发明最佳实施例的监控检测流程示意图;
图2为本发明最佳实施例的激磁脉冲电流在脉宽进段的涡流检测电信号示意图;
图3为本发明最佳实施例的切换不同频率涡流检测电信号示意图;
图4为本发明最佳实施例的检测装置整体示意图;
图5为为本发明最佳实施例的检测装置剖面示意图;
图6为本发明最佳实施例的检测装置探头线圈剖面示意图;
图7为本发明最佳实施例的电路模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
如图1和图2所示，一种铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测方法，用于板材之间间隙的判定检测，以及间距大小的测量，其特征在于具有用于将铁磁性金属板材进行磁化的激磁线圈L0，具体步骤如下：
a.通过对缠绕于铁芯的激磁线圈L0施加脉冲电流，对被测对象的铁磁性金属板材进行磁化；
b．在激磁线圈L0施加的脉冲电流处在脉宽时段，即铁磁性金属板材处于被磁化的状态下，对涡流激励线圈L1施加涡流激励信号；
c.通过一对差分式涡流检测线圈L2L3接收涡流检测信号，当铁磁性板材与非铁磁性板材之间的间隙发生变化时，涡流检测线圈L2L3所获取的差分信号随之变化；
d.将涡流检测线圈L2L3接收的涡流检测信号由放大器放大处理后，发送控制分析仪器进行数据分析处理，判定间隙及计算相应的间隙数值。
其中，所述步骤b中涡流激励线圈L1施加的涡流激励信号为适用于非铁磁性材料涡流检测的高频率的涡流激励信号。适用于非铁磁性材料涡流检测的高频率激励信号为高于1000 Hz的某个频率，最适合的频率值为3000Hz到10000Hz之间的某个频率。
如图1和图3所示，一种铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测方法，其特征在于还包括选择进一步检测的方法步骤，当铁磁性金属板材厚度尺寸不是固定值的情况下，施加于激磁线圈L0的脉冲电流处在脉冲间隔的时段，涡流激励信号切换为适用于铁磁性金属涡流检测的低频率涡流激励信号施加于涡流激励线圈L1，进一步进行涡流检测，将涡流检测线圈L2L3进一步检测接收的差分信号通过放大器发送至控制分析仪器，与步骤c检测的数据对比分析处理，判定间隙及计算相应的间隙数值。
其中，所述的施加于涡流激励线圈L1切换为适用于铁磁性金属涡流检测的低频率涡流激励信号的频率为低于300 Hz的某个频率值，最适合的频率值为30Hz到100Hz之间的某个频率。
其中，对缠绕于铁芯的激磁线圈L0施加的脉冲电流，脉宽时段小于脉冲间隔的时段，被测对象铁磁性材料被磁化的时间小于不被磁化的时间。为确保小型检测探头不被磁化所损坏，脉冲间隔时段远大于磁化脉宽段，脉冲电流的脉宽至少为三倍脉宽间隔以上。
本发明还公开一种铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测系统，用于判定被检测对象2中铁磁性金属板21和非铁磁性金属板22的间隙23以及间距大小的测量，如图7所示，所述检测系统4包括电源模块41、电源开关42、振荡器44、放大器46和数据分析处理显示记录模块47，其特征在于所述检测系统4还包括驱动激磁线圈L0用于对被检测对象中的铁磁性金属板进行磁化的脉冲电流发生器模块43；其中，当脉冲电流发生器模块43对激磁线圈L0施加的脉冲电流在脉宽时段时，所述振荡器44对涡流激励线圈L1施加涡流激励信号，差分检测线圈L2 L3接收涡流差分信号，通过放大器46传送至数据分析处理显示记录模块47。
其中，所述的振荡器44激磁线圈L0施加的脉冲电流在脉宽时段时，对涡流激励线圈L1施加涡流激励信号为对非铁磁性金属板材进行涡流检测的高频率涡流激励信号，非铁磁性材料涡流检测的高频率激励信号为高于1000 Hz的某个频率，最适合的频率值为3000到10000之间的某个频率。
进一步，所述检测系统4还包括频率切换控制模块45，当铁磁性金属板材厚度尺寸不是固定值的情况下，且施加于激磁线圈L0的脉冲电流处在脉冲间隔的时段，将涡流激励信号切换为适用于铁磁性金属涡流检测的低频率涡流激励信号施加于涡流激励线圈L1，进一步进行涡流检测，将检测线圈L2L3进一步检测接收的差分信号通过放大器46传送至数据分析处理显示记录模块47。
其中，所述的施加于涡流激励线圈L1切换为适用于铁磁性金属涡流检测的低频率的涡流激励信号的频率，为低于300 Hz的某个频率，最适合的频率值为30到100之间的某个频率。
以及，如图7所示，当涡流激励线圈L1切换为适用于铁磁性金属涡流检测的低频率的涡流激励信号的频率的时候，频率切换控制模块45调整放大器46的适合工作频率。
另外，如图4、5、6所示，本发明还公开一种铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测装置，通过引线11连接于控制分析仪器1，用于判定被检测对象2中铁磁性金属板21和非铁磁性金属板22的间隙23以及间距大小的测量，其特征在于所述检测装置3包括检测探头31、屏蔽外壳罩32、控制电路板装置33，检测探头31安装于屏蔽外壳罩32内，控制电路板装置33固定于屏蔽外壳罩32内侧壁，由引导线与检测探头31电连接；
其中所述的检测探头31包括用于缠绕线圈的铁芯34，以及缠绕于所述铁芯34的线圈除了具有用于涡流检测的涡流激励线圈L1、检测线圈L2和L3，还设置有用于磁化被测对象2中铁磁性材料的脉冲电流激磁线圈L0。
如图6所示，铁芯34为剖面为M形的中间带支柱的圆柱形结构，，脉冲电流激磁线圈L0 311缠绕于铁芯34中间支柱最内圈，外部叠加缠绕涡流检测线圈L2 314和L3 313，最外层叠加设置涡流激励线圈L1 312。
以上为本发明的其中一种实施方式。此外，需要说明的是，凡依本专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本专利的保护范围内。

Claims (10)

1.一种铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测方法，用于板材之间间隙的判定检测，以及间距大小的测量，其特征在于具有用于将铁磁性金属板材进行磁化的激磁线圈L0，具体步骤如下：
a.通过对缠绕于铁芯的激磁线圈L0施加脉冲电流，对被测对象的铁磁性金属板材进行磁化；
b．在激磁线圈L0施加的脉冲电流处在脉宽时段，即铁磁性金属板材处于被磁化的状态下，对涡流激励线圈L1施加涡流激励信号；
c.通过一对差分式涡流检测线圈L2L3接收涡流检测信号，当铁磁性板材与非铁磁性板材之间的间隙发生变化时，涡流检测线圈L2L3所获取的差分信号随之变化；
d.将涡流检测线圈L2L3接收的涡流检测信号由放大器放大处理后，发送控制分析仪器进行数据分析处理，判定间隙及计算相应的间隙数值。
2.根据权利要求1所述的一种铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测方法，其特征在于所述步骤b中涡流激励线圈L1施加的涡流激励信号为适用于非铁磁性材料涡流检测的高频率的涡流激励信号适用于非铁磁性材料涡流检测的高频率激励信号，频率值为3000Hz到10000Hz之间的某个频率。
3.根据权利要求1所述的一种铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测方法，其特征在于还包括选择进一步检测的方法步骤，当铁磁性金属板材厚度尺寸不是固定值的情况下，施加于激磁线圈L0的脉冲电流处在脉冲间隔的时段，涡流激励信号切换为适用于铁磁性金属涡流检测的低频率涡流激励信号施加于涡流激励线圈L1，进一步进行涡流检测，将涡流检测线圈L2L3进一步检测接收的差分信号通过放大器发送至控制分析仪器，与步骤c检测的数据对比分析处理，判定间隙及计算相应的间隙数值。
4.根据权利要求3所述的一种铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测方法，其特征在于所述的施加于涡流激励线圈L1切换为适用于铁磁性金属涡流检测的低频率涡流激励信号，频率值为30Hz到100Hz之间的某个频率。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测方法，其特征在于对缠绕于铁芯的激磁线圈L0施加的脉冲电流，脉宽时段小于脉冲间隔的时段，脉冲间隔的时段至少三倍于脉宽时段。
6.一种铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测系统，用于判定被检测对象(2)中铁磁性金属板(21)和非铁磁性金属板(22)的间隙(23)以及间距大小的测量，所述检测系统(4)包括电源模块(41)、电源开关(42)、振荡器(44)、放大器(46)和数据分析处理显示记录模块(47)，其特征在于所述检测系统(4)还包括驱动激磁线圈L0用于对被检测对象中的铁磁性金属板进行磁化的脉冲电流发生器模块(43)；
其中，当脉冲电流发生器模块(43)对激磁线圈L0施加的脉冲电流在脉宽时段时，所述振荡器(44)对涡流激励线圈L1施加涡流激励信号，差分检测线圈L2 L3接收涡流差分信号，通过放大器( 46) 传送至数据分析处理显示记录模块(47)。
7.根据权利要求6所述的一种铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测系统，其特征在于所述的振荡器(44) 激磁线圈L0施加的脉冲电流在脉宽时段时，对涡流激励线圈L1施加涡流激励信号为对非铁磁性金属板材进行涡流检测的高频率涡流激励信号，非铁磁性材料涡流检测的高频率激励信号的频率值为3000到10000之间的某个频率。
8.根据权利要求6所述的一种铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测系统，其特征在于还包括频率切换控制模块(45)，当铁磁性金属板材厚度尺寸不是固定值的情况下，且施加于激磁线圈L0的脉冲电流处在脉冲间隔的时段，将涡流激励信号切换为适用于铁磁性金属涡流检测的低频率涡流激励信号施加于涡流激励线圈L1，进一步进行涡流检测，将检测线圈L2L3进一步检测接收的差分信号通过放大器( 46) 传送至数据分析处理显示记录模块(47)。
9.根据权利要求8所述的一种铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测系统，其特征在于所述的施加于涡流激励线圈L1切换为适用于铁磁性金属涡流检测的低频率的涡流激励信号的频率，低频率值为30Hz到100Hz之间的某个频率。
10.一种铁磁性与非铁磁性金属板材间隙的检测装置，通过引线(11)连接于控制分析仪器(1)，用于判定被检测对象(2)中铁磁性金属板(21)和非铁磁性金属板(22)的间隙(23)以及间距大小的测量，其特征在于所述检测装置(3)包括检测探头(31)、屏蔽外壳罩(32)、控制电路板装置(33)，检测探头(31)安装于屏蔽外壳罩(32)内，控制电路板装置(33)固定于屏蔽外壳罩(32)内侧壁，由引导线与检测探头(31)电连接；
其中所述的检测探头(31)包括用于缠绕线圈的铁芯(34)，以及缠绕于所述铁芯(34)的线圈除了具有用于涡流检测的涡流激励线圈L1、检测线圈L2和L3，还设置有用于磁化被测对象中铁磁性材料的脉冲电流激磁线圈L0。
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