[发明专利]基于复合式U型脉冲电磁传感器的无损检测方法

说明书

本发明提供了一种基于复合式U型脉冲电磁传感器的无损检测方法，将定点式检测探头和差分式检测探头相结合，Hall传感器在PCB上对称性布置，使得传感器输出差分式检测结果，设计带有滚轮的支架结构，使得传感器可以进行动态检测，并克服了传感器与铁磁性试件之间的摩擦阻力和磁性吸引力，实现对缺陷损伤部位的位置检测和检测结果的定量分析。本发明解决了常规检测效果单一和精度不高的问题，获得了更为精确的脉冲电磁检测结果，丰富了U型传感器在脉冲涡流中的研究手段。本系统主要包括了信号发生器、功率放大器、Hall传感器、低通滤波器、信号调理模块、信号采集模块和U型激励线圈检测探头等部分。

技术领域

本发明通过对常规检测探头进行改进，在脉冲电磁检测方法中实现对缺陷损伤检测方式的多样化，该发明涉及了无损检测及测试技术领域。

背景技术

脉冲漏磁检测技术(PMFL)，是一种新型的电磁无损检测技术，有效集成了漏磁检测和脉冲涡流检测技术的优点，能对铁磁性材料进行无损检测。对于铁磁性构件的脉冲漏磁无损检测而言，脉冲漏磁的激励电压(流)为一个脉冲，通常为具有一定占空比的矩形波，施加在探头上的励磁矩形波所产生的脉冲磁场对被测试件进行局部磁化，在被测试件中的不连续处有脉冲漏磁场“泄漏”，置于被测试件上的检测传感器上就会感应出随时间变化的电压即漏磁瞬态信号，由于脉冲信号丰富的频率成分以及很宽的频谱，能使激励磁场渗透到被测试件的不同深度，感应电压中就包含重要的有关缺陷的更多信息，比如位置、尺寸如深度等，目前已经广泛应用于铁磁性构件的无损检测中。脉冲激励按电平状态可分为低电平、脉冲上升沿与高电平三个阶段，脉冲中高、低电平可以对应为直流激励，从而在铁磁性构件中产生漏磁场；而脉冲上升沿可以对应交流激励，从而在铁磁性构件中产生脉冲涡流，因此铁磁性构件的脉冲漏磁无损检测方法被认为结合了脉冲涡流检测与漏磁检测的特点，和传统的涡流检测与漏磁检测相比，丰富了检测信号中包含的缺陷信息，在铁磁性构件缺陷的定量评估方面体现出了潜在优势。作为检测系统的触发端，检测探头结构形式和检测方式对检测效果起着至关重要的作用，因此，必须设计出具有足够的检测精度的传感器探头。

发明内容

本发明主要是关于铁磁性构件无损检测方法的一项技术，针对检测效果单一且无法实现定量检测的问题，提出采用差分式和定点式相结合的复合式U型传感器检测探头，设计置有3个Hall传感器的PCB，处于PCB中间位置的Hall传感器构成定点式检测元件，用于铁磁性构件缺陷损伤部位的位置检测，处于PCB两端并关于PCB中心线对称的Hall传感器构成差分式检测元件，用于定量分析缺陷部位的深度大小。针对U型磁轭在激励线圈的作用下会与铁磁性试件之间产生较强的引力，设计带有滚轮的支架结构，实现对试件上不同位置的缺陷进行可移动式检测，避免了传感器与试件直接接触所产生的摩擦。

一种基于复合式U型脉冲电磁传感器的无损检测方法，主要包括以下方面：

(1)搭建检测系统的实验平台，将U型探头(2)上激励线圈(1)两根引线连接功率放大器，定点式第二霍尔(Hall)传感器(9)输出引线连接低通滤波器，依次与其他模块相连接。

(2)PCB板(3)上两侧布置两个Hall传感器，分别为第一霍尔(Hall)传感器(8)和第三霍尔(Hall)传感器(10)，关于PCB中心线对称，形成差分式检测探头。

(3)PCB板(3)的中间位置布置一个第二霍尔(Hall)传感器(9)，形成定点式检测探头。

(4)根据U型探头(2)的尺寸大小设计合适的H型支架结构(4)，在支架的两脚下安装滚轮(5)，实现可移动式检测方式。

(5)在铁磁性试件(6)亚表面上制作不同深度的缺陷(7)，进行缺陷检测。

(6)调节信号发生器来产生激励信号，信号放大电路对信号进行放大。

(7)示波器显示输出信号，采集卡将输出数据导入计算机，并处理信号。