[发明专利]一种基于趋肤效应的铁磁质导体材料应力测量方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电磁无损检测技术领域，尤其涉及一种基于趋肤效应的铁磁质导体材料应力测量方法及系统。

背景技术

对钢缆、钢梁、钢轨等钢铁构件的应力及分布测量关系到生命财产安全、产品质量、使用寿命和成本；应力测量也能用于评价或改进热处理、精密机械加工等工艺、评估安全风险、预防事故，并可辅助精密机械调校。因此准确可靠地测量应力具有重要意义。

常规的应力检测方法主要有：

(1)盲孔法：需要钻小孔，对工件有损，麻烦；

(2)磁法：探头与待测样之间必须密切耦合，因为钢铁样品和探头都较硬，表面形状和清洁程度各异，难以满足测试条件，误差大；

(3)X射线法，只能测量钢铁表面很浅的表层应力，且受表面损伤和污染等干扰，仪器较贵，使用不便；

(4)应变片法，需要在待测处粘贴应变片，通过检测应变片电阻的变化间接测量工件的应力，操作麻烦，应变片的变化也未必能真实反映应力变化。

为此，需要开发一种能够克服上述技术缺陷的应力无损检测方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于趋肤效应的铁磁质导体材料应力测量方法及系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

依据本发明的一个方面，提供了一种基于趋肤效应的铁磁质导体材料应力测量方法，包括如下步骤：

步骤1：在半径为r的圆柱形待测样品上任意选取相距为L的两个检测点；

步骤2：在两个所述检测点外侧加上高频恒流信号，检测两个所述检测点之间的部分在不同预设应力ε_i下的高频电压值V_Hi；

步骤3：根据不同预设应力ε_i下的高频电压值V_Hi绘制待测样品的高频电压值V_Hi随应力ε_i的变化曲线V_Hi～ε_i；

步骤4：获取待测样品上两个所述检测点之间的部分在任意未知的应力ε'时的高频电压值V_H'；

步骤5：在变化曲线V_Hi～ε_i中读取所述高频电压值V_H'对应应力值ε'。

依据本发明的另一个方面，提供了一种基于趋肤效应的铁磁质材料应力测量系统，包括恒流信号模块、应力施加模块、电参数检测模块和主控制模块。

所述恒流信号模块用于为待测样品两端提供电流有效值恒定的高频或低频恒流信号；所述应力施加模块用于在待测样品上施加不同预设应力ε_i；所述电参数检测模块用于检测待测样品上两个检测点之间在不同预设应力ε_i作用下的高频电压值V_Hi；以及检测待测样品上两个所述检测点之间的部分在任意未知的应力ε'时的高频电压值V_H'；所述主控制模块用于根据不同预设应力ε_i下的高频电压值V_Hi绘制待测样品的高频电压值V_Hi随应力ε_i的变化曲线V_Hi～ε_i；还用于在变化曲线V_Hi～ε_i中读取所述高频电压值V_H'对应的应力值ε'。

本发明的有益效果是：本发明的一种基于趋肤效应的铁磁质导体材料应力测量方法及系统，通过对待测样品的受到应力时的高频电压随应力的变化实现了对钢铁材料应力的无损检测，并且通过转化为相对电压与应力之间的变化关系避免了测量受两端长度的限制和由于受到应力引起样品长度变化导致的误差，灵敏度较高，检测方便、简单，几乎不受外界环境干扰，还克服了待测样品表面的损伤及洁净度对检测结果的影响，对外界环境要求比较低，可应用于对钢缆、钢梁、钢轨等钢铁构件的应力及分布测量。

附图说明

图1为本发明实施例一的一种基于趋肤效应的铁磁质导体材料应力测量方法流程示意图；

图2为本发明实施例二中高低频激励信号下电阻随应力的变化曲线；

图3为本发明实施例二中不同检测长度下相对电阻对应力的变化曲线；

图4为本发明实施例四的一种基于趋肤效应的铁磁质导体材料应力测量方法流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。