CN113466326A - 基于背光透射式结构的磁场可视化传感模块 - Google Patents

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李胜平
刁显瑞
白利兵
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Abstract

本发明公开了一种基于背光透射式结构的磁场可视化传感模块，包括保护层、背光膜和磁感应光学薄膜，被测件在磁场激励源作用下被充分磁化，若被测件表面存在缺陷，则缺陷处会存在漏磁场，保护层置于被测件之上，背光膜在保护层之上，背光膜作为光源产生光线透射过磁感应光学薄膜，其出射光线在被测件漏磁场作用下呈现出不同光特性(如偏振方向、透光率等)，实现磁场可视化，最终由图像采集处理装置采集并分析处理。本发明通过检测材料表面的漏磁场信息，来判断该材料的表面缺陷，检测结果更加直观，相对于现有的基于反射式光路的磁场可视化传感模块，该装置结构具有体积小、功耗低、结构简单、运行可靠等优势。

Description

基于背光透射式结构的磁场可视化传感模块
技术领域
本发明属于基于磁场可视化的无损检测技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于背光透射式结构的磁场可视化传感模块。
背景技术
铁磁性金属材料以及其他可导电材料制品与我们的生活息息相关，但由于受工作环境恶劣、超负荷工作及操作不当等各种因素的影响，铸件会不可避免地产生裂纹、气孔、夹渣等缺陷，为此必须及时、有效地检测出缺陷。
随着工业技术和大型自动化测试的发展，无损检测技术逐渐兴起。目前，国内外的无损检测技术主要有五大常规技术：射线检测法、超声波检测法、涡流检测法、渗透检测法、磁粉检测法，但是以上几种检测技术都存在一定局限性，如设备体积大、检测方式复杂、成本高等。
近些年来基于漏磁场可视化的无损检测技术开始逐渐被人们关注，即磁场激励源在被测件上感应出磁场，再通过磁场可视化传感器采集缺陷处漏磁信号，并对其进行分析。该类型方案具有效率高、成本低、设备体积较小等特点。
目前利用磁场可视化原理进行金属材料无损检测的研究中，大多都采用了相似的设计，即采用在磁场中能够使光偏振方向旋转的磁光材料作为磁场可视化传感介质，材料选择单一，难以满足不同场景下的检测需求。同时这些方案主要采用反射式光路设计。图1是现有的基于反射式光路的磁场可视化无损检测装置结构图。如图1所示，基于反射式光路的磁场可视化无损检测装置包括磁光薄膜、光源、起偏器、检偏器、图像采集处理装置，其中，磁光薄膜、光源、起偏器、检偏器构成磁场可视化传感模块。可见，在基于反射式光路的磁场可视化无损检测装置中光源和磁场可视化传感介质分离，因此体积较大且功耗较大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于背光透射式结构的磁场可视化传感模块，使用背光透射式结构，缩小磁场可视化传感模块体积，降低功耗。
为实现上述发明目的，本发明基于背光透射式结构的磁场可视化传感模块包括依次叠加的保护层、背光膜和磁感应光学薄膜，被测件在磁场激励源作用下被充分磁化，若被测件表面存在缺陷，则缺陷处会存在漏磁场，保护层置于被测件之上，背光膜作为光源产生光线透射过磁感应光学薄膜，其出射光线在漏磁场作用下呈现出不同光特性，实现磁场可视化。
本发明基于背光透射式结构的磁场可视化传感模块，包括保护层、背光膜和磁感应光学薄膜，被测件在磁场激励源作用下被充分磁化，若被测件表面存在缺陷，则缺陷处会存在漏磁场，保护层置于被测件之上，背光膜在保护层之上，背光膜作为光源产生光线透射过磁感应光学薄膜，其出射光线在被测件漏磁场作用下呈现出不同光特性(如偏振方向、透光率等)，实现磁场可视化，最终由图像采集处理装置采集并分析处理。本发明通过检测材料表面的漏磁场信息，来判断该材料的表面缺陷，检测结果更加直观，相对于现有的基于反射式光路的磁场可视化传感模块，该装置结构具有体积小、功耗低、结构简单、运行可靠等优势。
附图说明
图1是现有的基于反射式光路的磁场可视化无损检测装置结构图；
图2是本发明基于背光透射式结构的磁场可视化传感模块的具体实施方式结构图；
图3是基于本发明的磁场可视化无损检测装置的结构图；
图4是本实施例中基于磁光薄膜的磁感应光学薄膜结构图；
图5是基于反射式结构的磁场可视化无损检测装置所采集的图像；
图6是基于本发明的磁场可视化无损检测装置所采集的图像。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
实施例
图2是本发明基于背光透射式结构的磁场可视化传感模块的具体实施方式结构图。如图2所示，本发明基于背光透射式结构的磁场可视化传感模块包括依次叠加的保护层1、背光膜2和磁感应光学薄膜3，被测件在磁场激励源作用下被充分磁化，若被测件表面存在缺陷，则缺陷处会存在漏磁场，保护层1置于被测件之上，背光膜2作为光源产生光线透射过磁感应光学薄膜3，其出射光线在漏磁场作用下呈现出不同光特性(如偏振方向、透光率等)，实现磁场可视化。
图3是基于本发明的磁场可视化无损检测装置的结构图。如图3所示，与常规的磁场可视化无损检测技术类似，在采用本发明实现了被测件的磁场可视化之后，采用图像采集处理装置对磁感应光学薄膜3进行图像采集和分析处理，反演出磁场分布，确定被测件的缺陷位置和形状等参数。
本发明基于背光透射式结构的磁场可视化传感模块结构简单，采用保护层1、背光膜2和磁感应光学薄膜3依次叠加而成，背光膜2是具有自发光功能的介质，实现从光入射-磁光感应-光出射的毫米级磁场可视化传感，和现有的基于反射式结构的磁场可视化装置(如图1所示)相比，本发明具有体积小、结构简单、功耗低的特点，更适用于外场便携式测试、狭小空间测试及移动扫描测试等场景。
本发明中的磁感应光学薄膜3可以根据实际需要选择，只要是具有缺陷漏磁场和光强的转换功能的磁场可视化传感介质均可，例如可以选用磁光薄膜、磁流体、磁致光子晶体中的一种，其中磁光薄膜利用了光的偏振方向随磁场变化的特性，磁流体利用了光的透光率随磁场变化的特性，磁致光子晶体利用了光子禁带随磁场变化的特性。
图4是本实施例中基于磁光薄膜的磁感应光学薄膜结构图。如图4所示，当磁感应光学薄膜采用磁光薄膜时，包括依次叠加的起偏膜31、磁光薄膜32、检偏膜33，背光膜2发出的光线垂直射入起偏膜31后变成线偏振光，该线偏振光经过磁光薄膜32，在漏磁场环境下发生法拉第磁致旋光效应，接着进入检偏膜33进行检偏，实现磁场可视化。
所述的法拉第磁致旋光效应是指在磁场环境中一束射入磁光介质的线偏振光的偏振角会发生旋转。本发明中，被测件在磁场激励源作用下被充分磁化，若该试件表面上存在缺陷，则会在缺陷处产生漏磁场，进而造成线偏振光的偏振角旋转，通过检偏膜33检偏即可使出射光产生不同的效果，在进行图像采集并进行数据处理和分析后，即可反演出漏磁场分布，获取缺陷的参数。
在实际应用中，为了便于本发明基于背光透射式结构的磁场可视化传感模块的存放、运输和使用，可以配置一个夹持结构或外框，对保护层1，背光膜2和磁感应光学薄膜3进行固定。
为更好地的说明本发明的技术效果，采用基于本发明的磁场可视化无损检测装置和现有的基于反射式结构的磁场可视化无损检测装置进行对比。所采用被测件上存在波浪形缺陷。图5是基于反射式结构的磁场可视化无损检测装置所采集的图像。图6是基于本发明的磁场可视化无损检测装置所采集的图像。对图5和图6进行对比可知，基于本发明的磁场可视化无损检测装置和基于反射式结构的磁场可视化无损检测装置所采集的图像，都可以较好地反映被测件的缺陷的位置和形状。即本发明在实现磁场可视化传感模块小型化的同时，仍然能可靠地进行被测件的无损检测。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (3)

1.一种基于背光透射式结构的磁场可视化传感模块，其特征在于包括依次叠加的保护层、背光膜和磁感应光学薄膜，被测件在磁场激励源作用下被充分磁化，若被测件表面存在缺陷，则缺陷处会存在漏磁场，保护层置于被测件之上，背光膜作为光源产生光线透射过磁感应光学薄膜，其出射光线在漏磁场作用下呈现出不同光特性，实现磁场可视化。
2.根据权利要求1所述的磁场可视化传感模块，其特征在于，所述磁感应光学薄膜采用磁光薄膜、磁流体、磁致光子晶体中的一种。
3.根据权利要求2所述的磁场可视化传感模块，其特征在于，所述磁感应光学薄膜采用磁光薄膜时，包括起偏膜、磁光薄膜、检偏膜，背光膜发出的光线垂直射入起偏膜后变成线偏振光，该线偏振光经过磁光薄膜，在漏磁场环境下发生法拉第磁致旋光效应，接着进入检偏膜进行检偏，实现磁场可视化。
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