[发明专利]一种基于金属磁记忆信号的缺陷成像和量化方法

说明书

本发明公开了一种基于金属磁记忆信号的缺陷成像和量化方法，用以解决现有技术中基于金属磁记忆信号的铁磁材料缺陷检测无法实现成像和尺寸量化的问题。包括：S1：提取待测构件表面漏磁场信号；S2：重构待测构件的磁荷场分布，获得磁化场和磁化梯度场；S3：将磁化场和磁化梯度场数据融合，确定初始缺陷区域；S4：提取初始缺陷区域内系列扫查线上磁化场幅值和初始缺陷宽度，建立待测构件的磁化场幅值与缺陷宽度的线性关系，并获得此线性关系的线性比例常数；S6：利用上述线性关系，进一步获得待测构件缺陷区域的精确成像和量化。本发明填补了现有技术中利用金属磁记忆信号实现缺陷成像及量化的空白，操作简单，检测成本低，效率高。

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，尤其涉及一种基于金属磁记忆信号的缺陷成像和量化方法。

背景技术

铁磁材料构件被广泛应用于电力、石油、化工、交通运输等重要产业领域，生产设备结构安全是保障以上生产活动正常运行的前提条件。因此，及早发现铁磁构件中的缺陷及损伤对确保生产设备安全至关重要。自上世纪九十年代，金属磁记忆检测技术被提出后，就引起了国内外同行的关注。相关研究结果表明，金属磁记忆检测技术不仅可拾取到铁磁材料中已成形的宏观缺陷，还可对铁磁材料中的应力集中区等机械损伤进行定性识别。金属磁记忆效应，即在地磁作用下，铁磁材料中由应力引起的力磁效应导致了待测件的表面漏磁场畸变，变化后的漏磁场“记忆”了铁磁构件中的机械损伤或缺陷的位置。因此，通过拾取铁磁构件的表面漏磁场分布信号，就可以定性判断缺陷的位置。由于磁记忆检测技术不需人工磁化，不需对待测件表面进行处理，设备简单，操作简单，故在实际工程中被广泛应用。关于磁记忆信号与机械损伤或缺陷的定量关联关系方面的研究，目前只能检测到应力集中区及缺陷是否存在以及存在的位置，尚不能实现对缺陷的成像及缺陷尺寸的量化。现有无损检测技术中，能够对铁磁材料实现缺陷成像检测的技术有磁光成像检测技术，但此检测技术所需检测设备昂贵且复杂，因此，亟需一种新的缺陷成像和量化方法。

发明内容

为解决现有技术中基于金属磁记忆信号的铁磁材料缺陷检测无法实现成像和尺寸量化的问题，本发明提供一种基于金属磁记忆信号的缺陷成像和量化方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于金属磁记忆信号的缺陷成像和量化方法，包括以下步骤：

S1：在地磁条件下，使用漏磁场传感器对力载荷作用下或作用后的在役铁磁构件进行表面漏磁场扫查，提取构件检测范围内的表面漏磁场信号B(r_j)；

S2：根据磁荷场q(r_i')与漏磁场B(r_j)的关系式式中，r_i'为构件内部的源点，r_j为构件表面的场点，B(r_j)为场点r_j的漏磁信号，q(r_i')为源点r_i'的磁荷密度，v_i为源点的单位体积，μ₀为真空磁导率，应用磁荷分布反演算法，对检测范围内构件内部的磁荷场q(r_i')分布进行重构，得到构件内部的磁荷场q(r_i')分布；

S3：根据步骤S2中得到的磁荷场q(r_i')分布，并根据磁荷场q(r_i')与磁化场 M(r_i')的关系式得到检测范围内构件内部的磁化场 M(r_i')；对获得的磁化场M(r_i')求梯度，得到磁化梯度场分布；

S4：分别对磁化场M(r_i')和磁化梯度场取绝对值，并进行[0, 1]范围内的归一化处理，得到Nor|M(r_i')|和将获得的Nor|M(r_i')|和求和，得到磁化场和磁化梯度场融合数据

S5：将磁化场与磁化梯度场融合数据中幅值大于1 的区域判定为初始缺陷区域，实现缺陷区域初始成像；