[实用新型]一种钢件缺陷的电磁无损检测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于无损检测技术领域，具体涉及一种钢件缺陷的电磁无损检测装置。

背景技术

钢材作为一种重要建筑材料，其种类繁多，广泛应用于工农业生产科研各个领域，如石油管线、桥梁、铁路及建筑等。在钢件的使用过程中会造成一定的应力累积，以致损坏断裂形成缺陷。尤其是缺陷出现在钢件表面下时，由于铁磁性材料的趋肤效应更加明显，常规电磁方法较难探测。因此，能准确有效的对此类缺陷进行在线无损检测和估计，对于保证钢材构件安全使用十分必要，对于无损检测方法研究领域有着重要的意义。

近些年来，基于电磁学理论和技术的无损检测方法发展迅速，常用电磁学检测方法包括涡流法、巴克豪森噪声法、漏磁检测法、金属磁记忆法、磁力(效应)法等。其方法和相应的设备具有非接触，测量速度较快，无辐射等优点，在生产科研领域有着广泛应用。

涡流检测法是最常见的金属构件缺陷的无损检测方法，但是受限于趋肤效应，该方法多用于表面宏观缺陷的检测。巴克豪森噪声法是指铁磁性材料在受到增强的外磁场磁化时，畴壁发生非连续和跳跃式的运动，产生的噪声信号可在一定程度上反映材料的组织结构及应力状态。但该方法的测量深度浅，而且构件的表面粗糙度等对噪声信号都有很大的影响。漏磁检测法是指在施加激励磁场时，磁性材料缺陷处的漏磁场会产生相应变化，多用于检测材料表面的宏观缺陷。近年英国Newcastle大学的Tian Guiyun研究组在漏磁检测领域做出了杰出工作，提出脉冲漏磁检测法(pulsed magnetic flux leakage field testing,PMFL)，采用低频方波脉冲做激励，结合电磁感应脉冲磁阻方法(pulsed magnetic reluctance PMR)，极大地改善了缺陷的探测深度，可达表面以下几毫米。金属磁记忆法是俄罗斯Doubov教授在20世纪末提出的，它实质上是一种广义的漏磁效应，外激励磁场为地磁场，通过材料表面漏磁场来显现钢件内部缺陷和应力分布情况。但是地磁场会随着地理位置和环境的不同而改变，所以磁记忆现象将表现出一定的随机性，该方法可靠性差。磁力法是基于电磁感应原理，获得铁磁性材料在应力作用下的磁特性曲线，利用相应磁性参数如：矫顽力、剩 磁、磁导率、饱和磁化强度等来表征构件的应力和缺陷状况。但是在实际应用时线圈不可能绕制在材料构件上，难以实现在线测量。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种钢件缺陷的电磁无损检测装置，本实用新型所述装置结构简单、低功耗，能够快速准确测量钢材表面下存在的缺陷和应力累积区域。

本实用新型所述的一种钢件缺陷的电磁无损检测装置，由探头(1)、信号发生器(2)、功率放大器(3)、前置放大器(4)、信号采集和处理系统(5)组成。其中，探头(1)由“E”型磁芯(6)、激励线圈(7)、第一感应线圈(8)、第二感应线圈(9)、第一补偿电感(10)、第二补偿电感(11)、第一永磁体(12)、第二永磁体(13)、外壳(14)组成；其中，激励线圈(7)绕制在“E”型磁芯(6)中间的磁轭上，第一感应线圈(8)和第二感应线圈(9)分别绕制在“E”型磁芯(6)两边的磁轭上并串联反接，特别的，两个感应线圈的缠绕方式、材料、线径及匝数相同；第一感应线圈(8)与第一补偿电感(10)串联、第二感应线圈(9)与第二补偿电感(11)串联后分别接前置放大器(4)的两个输入端进行初步差动放大；在与“E”型磁芯(6)两边分别放置与磁芯(6)平面(即图1中所示的Y-Z平面，X轴方向沿纸面向外)相平行的第一永磁体(12)和第二永磁体(13)；第一永磁体(12)、第二永磁体(13)和“E”型磁芯(6)共同放置在探测钢件(15)的表面，并与探测钢件(15)的表面契合(探头与探测表面最大限度的贴合紧密)；第一永磁体(12)的S极和第二永磁体(13)的N极(或第一永磁体(12)的N极和第二永磁体(13)的S极)与探测钢件(15)的表面相接触，从而使第一永磁体(12)和第二永磁体(13)在钢件内部形成的磁场方向(X轴方向)与磁芯(6)磁轭方向(Z轴方向)及检测方向(Y轴方向)相垂直。第一永磁体(12)内部的磁化强度M方向是沿﹢Z轴方向(或﹣Z轴方向)，第二永磁体(13)内部的磁化强度M方向沿﹣Z轴方向(或﹢Z轴方向)。