[发明专利]基于增量磁导率的金属材料抗拉强度定量检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于增量磁导率的金属材料抗拉强度定量检测装置及方法，采用电磁检测方式采集增量磁导率信号，并提取峰峰值、峰间距、交点幅值、50％腰宽、蝶形图面积等多个特征参数，运用神经网络对多个特征参数进行融合，得出相应的特征参数与抗拉强度的神经网络模型，利用该模型对金属材料的抗拉强度进行检测。本发明为无损检测方法，检测过程中不会破坏被测材料，故可以进行在役检查，保证工厂安全运行；不需要大型器械，做成集成的仪器后可以在多个检测现场便捷移动，方便技术人员使用；本发明所提出的方法可以根据检测人员的要求，检测材料不同位置的抗拉强度；解决了金属材料抗拉强度的定量无损检测问题。

技术领域

本发明涉及金属材料无损检测领域，具体涉及一种基于增量磁导率的金属材料抗拉强度的定量检测装置及方法。

背景技术

随着工业的快速发展，要求更有效地保证金属材料的各项机械性能符合要求。然而结果精确的测试如拉伸测试、弯曲测试，疲劳测试等，多是破坏性测试，检测过的材料无法再使用且无法进行在役检查。越来越多的机构(如核电站，航空器，高速交通等)的在役检测要求待检测材料不被破坏，这就涉及到金属材料的无损检测技术了。

涡流检测法为一种常见的无损检测方法，近年来发展迅速并得到了广泛的应用。涡流检测以电磁感应为基础，可用于能导电的材料。其原理为：给线圈通交流电，当线圈接近导体试件时，线圈产生的交变磁场会在导体中感生出涡流。涡流自身的性质受到样件本身以及是否存在缺陷的影响，而涡流反过来产生的磁场又作用在线圈上，使得线圈的阻抗发生改变。所以，只要检测出线圈阻抗的变化，就能够推测出被检试件性能的变化。

近年来新出现的增量磁导率法是涡流检测的一种应用，在对材料低频完整磁化过程中叠加一个高频交流磁化场，交流分量的磁导率即为增量磁导率。增量磁导率是各磁化状态的局部磁导率，它反应了材料的内部磁特性，内部磁特性与材料的抗拉强度相关，故增量磁导率可以用来检测金属材料的抗拉强度。

现有的金属材料抗拉强度定量检测技术存在几点不足，

1)现有技术都属于有损检测，其检测过程中会对被测材料造成无法恢复的破坏，故现有技术无法进行在役检测；2)现有技术需要运用大型器械进行检测，在需要移动检测或者多个检测场地更换时不便捷；3)现有技术只能进行局部检测，无法进行定点检测和全局检测。目前没有成熟的技术可以对金属材料抗拉强度进行无损定量检测。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种基于增量磁导率的金属材料抗拉强度的定量检测装置及方法，解决了目前金属材料抗拉强度检测容易破坏被测材料、检测不方便、不能定量检测的问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：一种基于增量磁导率的金属材料抗拉强度的定量检测装置，其特征在于：包括三维固定平台、检测磁芯、高频激励线圈、低频激励线圈、提取线圈、功率放大器、信号发生器、交流恒流源、锁相放大器、A/D采集卡和电脑；

所述三维固定平台用于调节检测磁芯在待检测样件旁的位置；

所述检测磁芯形状为U型，高频激励线圈、提取线圈分别绕制在检测磁芯的两端，低频激励线圈绕制在检测磁芯的上端；

信号发生器输出的低频信号通过功率放大器放大后接入低频激励线圈，信号发生器输出的高频激励信号接入交流恒流源后接入高频激励线圈，提取线圈输出的高频检测信号和信号发生器输出的高频激励信号同时接入锁相放大器，锁相放大器用于从提取线圈输出的高频检测信号中提取出与增量磁导率相对应的低频信号并放大，同时抑制噪声，输出实部和虚部两路信号；

信号发生器和锁相放大器的输出分别连接A/D采集卡，A/D采集卡连接电脑，电脑控制A/D采集卡采集信号发生器输出的低频激励信号和锁相放大器输出的实部和虚部两路信号。