CN202938944U - 本安型应力和残余奥氏体含量的测量系统 - Google Patents
本安型应力和残余奥氏体含量的测量系统 Download PDFInfo
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Abstract
一种本安型应力和残余奥氏体含量的测量系统，其包括：一信号发生单元、安全控制单元、同频信号放大单元、同频放大整流单元、处理单元、显示单元，所述的信号发生单元产生一定频率的电信号，并发送该电信号给安全控制单元；所述的安全控制单元与信号发生单元连接，信号放大单元、同频放大整流单元分别与四脚磁性探头的应力和残余奥氏体含量一体检测的传感器通信连接，处理单元，与同频信号放大单元和同频放大整流单元通信都连接。该测量系统实现了铁磁性材料中应力和残余奥氏体的安全检测；不仅降低了检测的难度，缩短了检测周期，实现了材料的分层测量。
Description
技术领域
本发明涉及铁磁性材料的残留应力和残余奥氏体，更具体地说是一种适应于铁磁性材料的应力和残余奥氏体含量的本安型的测量系统。
背景技术
铁磁性材料在机械加工和热加工的过程中都会产生不同的残留应力，残留应力的存在对材料的力学性能有着很大的影响；奥氏体是铁的一种相，残余奥氏体是指发生马氏体转变后，还有少量未发生转变的奥氏体；
大量的工程实践证实残留应力是影响大型桥梁、大型压力容器、大型金属构造物材料的疲劳强度、应力腐蚀等力学性能的主要因素；残余奥氏体对材料的机械性能、物理性能、工艺性能都有重要的影响；适量的残余奥氏体可提高韧性，抗接触疲劳及低温韧性，减少组织应力和淬火变形；但过量的残余奥氏体会降低硬度、耐磨性；特别对一些尺寸、稳定性要求甚高的零件，量具和轴承，残余奥氏体的存在会影响精度和寿命；
尤其在易燃、易爆、高空、高温、高压的危险区域，比如说煤矿中，对铁磁性设备进行安全检测来保证设备的安全运行，能大大降低事故发生的几率；
因此，测量铁磁性材料的残留应力和残余奥氏体含量对保证铁磁工件质量具有极为重要的意义。然而传统意义上，存在很难做到实时实地得测量，而且检测难度大，检测周期长以及检测成本较高的缺点和测试存在很高的风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种本安型应力和残余奥氏体含量的测量系统。其具有检测难度低，检测周期短，大大降低了耗材成本，而且测试方法简便、同时实现了铁磁性材料分层测量的特点；
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种本安型应力和残余奥氏体含量的测量系统，其包括：
一信号发生单元，所述的信号发生单元产生一定频率的电信号，并发送该电信号给安全控制单元；
一安全控制单元，所述的安全控制单元与信号发生单元连接，用于控制上述信号发生单元产生电信号的电流大小，并发送电信号给四脚磁性探头的应力和残余奥氏体含量一体检测的传感器，
至少一个四脚磁性探头的应力和残余奥氏体含量一体检测的传感器，与安全控制单元连接；所述四脚磁性探头的应力和残余奥氏体含量一体检测的传感器包括用于对被测点进行交流磁化的交流磁化单元以及检测被测点磁特性效应的电信号的检测线圈单元，其中所述交流磁化单元接收到上述同频功率放大单元的电信号后发送电信号给同频信号放大单元，所述检测线圈单元发送检测到的电信号给同频放大整流单元，
一同频信号放大单元，与四脚磁性探头的应力和残余奥氏体含量一体检测的传感器通信连接，用于接收交流磁化单元发送的电信号，并对该信号进行同频放大处理后，发送相应电压信号给处理单元，
一同频放大整流单元，与四脚磁性探头的应力和残余奥氏体含量一体检测的传感器通信连接，用于接收检测线圈单元发送的电信号，并对该电信号进行同频放大、整流后，发送相应电压信号给处理单元，
一处理单元，与同频信号放大单元和同频放大整流单元通信都连接，接收到同频放大整流单元发送的电压信号，利用同频放大整流单元发送的电压信号的大小、方位及该铁磁性材料的校正曲线，测算出被测点的应力的大小和方向；或将该电压信号测算成M（磁化强度），同时接收到同频信号放大单元发送的电压信号，将其测算成H（磁场强度），改变上述的H（磁场强度）来得到铁磁性材料的饱和磁化曲线及对应的磁滞回线，进而测算出铁磁性材料残余奥氏体的含量；从而实现应力和残余奥氏体含量的安全测量，
一显示单元，用于显示被测点的磁性力大小和方向或饱和磁化曲线及对应的磁滞回线；
特别地，所述四脚磁性探头的应力和残余奥氏体含量一体检测的传感器设置为至少为一个或多个，所述交流磁化单元为设置于四脚磁性探头的应力和残余奥氏体含量一体检测的传感器上的交流磁化线圈；
本发明有益效果为，所述本安型应力和残余奥氏体含量的测量系统利用含有应力的铁磁性材料中存在磁特性各向异性效应以及铁磁性材料中奥氏体与马氏体不同的磁特性效应，这两个物理效应转变为可调理的电信号，并通过对电信号换算处理，得到了铁磁性材料的磁应力大小、方向或饱和磁化曲线及对应的磁滞回线；再利用电磁场的渗透深度和电磁场频率的关系，实现了铁磁性材料中应力和残余奥氏体的安全检测；不仅降低了检测的难度，缩短了检测周期，实现了材料的分层测量；又由于对材料没有损伤而降低了耗材成本，成本较低。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明做进一步详细说明；
附图1为本发明本安型应力和残余奥氏体含量的测量系统的系统方块图；
图中：
1、本安型应力和残余奥氏体含量的测量系统；2、信号发生单元；3、安全控制单元；4、四脚磁性探头的应力和残余奥氏体含量一体检测的传感器；5、交流磁化单元；6、检测线圈单元；7、同频信号放大单元；8、同频放大整流单元；9、处理单元；10、显示单元。11、上述所有部件都达到国家规定的本质安全标准。
具体实施方式
请参照图1所示，图1为本发明本安型应力和残余奥氏体含量的测量系统的系统方块图。本实施例中所有部件都达到国家规定的本质安全的标准，所述本安型应力和残余奥氏体含量的测量系统的系统1包括信号发生单元2，所述信号发生单元2产生可调频率的电信号并发送这些信号给安全控制单元3，所述安全控制单元3对电信号进行控制并发送该电信号给四脚磁性探头的应力和残余奥氏体含量一体检测的传感器4；所述四脚磁性探头的应力和残余奥氏体含量一体检测的传感器4包括用于对被测点进行磁化的交流磁化单元5以及用于提取被测点磁特性效应的电信号的检测线圈单元6，所述交流磁化单元5发送上述电信号给同频信号放大单元7，所述检测线圈单元6发送检测到的电信号给同频放大整流单元8；所述同频信号放大单元8与四脚磁性探头的应力和残余奥氏体含量一体检测的传感器4通信连接，用于接收交流磁化线圈5发送的不同频率的电信号，并对电信号进行放大后，发送不同频率的电压信号给信号处理单元9，所述同频放大整流单元8与四脚磁性探头的应力和残余奥氏体含量一体检测的传感器4通信连接，用于接收检测线圈单元6发送的一系列不同频率电信号，并对电信号进行放大、整流处理后，发送电压信号给处理单元9。所述处理单元9与同频信号放大单元7和同频放大整流单元8都通信连接，接收到同频放大整流单元8发送的电压信号，利用同频放大整流单元8发送的电压信号的大小、方位，测算出被测点的应力的大小和方向；或将该电压信号测算成M（磁化强度），并将接收到同频信号放大单元7发送的电压信号，测算成H（磁场强度），不断改变上述的H（磁场强度）得到铁磁性材料的饱和磁化曲线及对应的磁滞回线，进而测算出铁磁性材料不同层面上残余奥氏体的含量。显示单元10用于将处理单元9得到的材料的磁应力的大小和方向或饱和磁化曲线及对应的磁滞回线显示出来；
所述本安型应力和残余奥氏体含量的测量系统的系统1利用利用含有残留应力的铁磁性材料中存在磁特性各向异性效应以及铁磁性材料中奥氏体与马氏体不同的磁特性效应，在交流磁化单元5中利用通入不同频率的信号电流对测点进行交流磁化，然后使用检测线圈单元6提取被测铁磁性材料测点出的磁特性效应的不同频率的电信号，对这两个信号利用同频信号放大单元7和同频放大整流单元8进行同频放大、整流等处理后换算成应力参量和磁参量，通过对磁参量的表征分析，实现了铁磁性材料中的应力和残余奥氏体含量的安全、高效的检测；
上述本安型应力和残余奥氏体含量的测量系统实现了铁磁性材料中应力和残余奥氏体含量的本安型检测设备和技术，测量精度高，测试方法简便、灵活，能实时实地得测量铁磁性材料物体的任何部位，同时能够进行材料的无损测量。
Claims (1)
1.一种本安型应力和残余奥氏体含量的测量系统，其特征在于：包括，
一信号发生单元，所述的信号发生单元产生一定频率的电信号，并发送该电信号给安全控制单元；
一安全控制单元，所述的安全控制单元与信号发生单元连接，用于控制上述信号发生单元产生电信号的电流大小，并发送电信号给四脚磁性探头的应力和残余奥氏体含量一体检测的传感器，
至少一个四脚磁性探头的应力和残余奥氏体含量一体的检测传感器，与信号发生单元通信连接；所述四脚磁性探头的应力和残余奥氏体含量一体的检测传感器包括用于对被测点进行交流磁化的交流磁化单元以及检测被测点磁特性效应的电信号的检测线圈单元，其中所述交流磁化单元接收到同频功率放大单元的电信号后发送电信号给同频信号放大单元，所述检测线圈单元发送检测到的电信号给同频放大整流单元；
一同频信号放大单元，与四脚磁性探头的应力和残余奥氏体含量一体的检测传感器通信连接，用于接收交流磁化单元发送的电信号，并对该信号进行同频放大处理后，发送相应电压信号给处理单元，
一同频放大整流单元，与四脚磁性探头的应力和残余奥氏体含量一体的检测传感器通信连接，用于接收检测线圈单元发送的电信号，并对该电信号进行同频放大、整流后，发送相应电压信号给处理单元，
一处理单元，与同频信号放大单元和同频放大整流单元通信都连接，接收到同频放大整流单元发送的电压信号，利用同频放大整流单元发送的电压信号的大小、方位及铁磁性材料的校正曲线，测算出被测点的磁应力的大小和方向；或将该电压信号测算成磁化强度（M），接收到同频信号放大单元发送的电压信号，测算成磁场强度（H），改变上述的磁场强度（H）来得到铁磁性材料的饱和磁化曲线及对应的磁滞回线，进而测算出铁磁性材料的残余奥氏体的含量，来实现应力和残余奥氏体含量的本安型测量；
一显示单元，用于显示被测点的磁应力大小和方向或饱和磁化曲线及对应的磁滞回线。
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