[发明专利]一种漏磁粗检结合超声精测复合型承压设备内部探伤系统

说明书

本发明公开了一种漏磁粗检结合超声精测复合型承压设备内部探伤系统，由霍尔元件阵列、U型磁芯、激励线圈、信号处理器、电源模块、单片机、功率放大器激发端阻抗匹配、发射探头、接收探头、上位机组成；单片机输出低频交变信号给激励线圈，磁化U型磁芯，使其与待测构件形成一个局部的漏磁环境，让被检测导磁构件在缺陷处形成漏磁场，并被置于该区域的霍尔元件阵列所感应，经信号处理后，送入上位机处理，初步给出损伤位置；再用超声探测对该部位进行精确测量，给出具体损伤情况；该发明粗检结合精检，检验更灵活，且精确度更高，是对传统的基于漏磁检测原理的一次革新。

技术领域

本发明属于无接触金属检测的仪器仪表技术领域，具体涉及一种基于磁真空泄露原理的漏磁无损检测技术，并结合电磁超声检测技术。

背景技术

自1922年美国人霍克发现漏磁检测原理的原型也即磁粉检测以来，漏磁检测理论及其工程应用已被广泛地研究。

其相应的理论研究有磁偶极子和有限元法的磁场静态分布求解问题、AMEET的漏磁逆向反演问题、MUKHOPADHYAY等的缺陷几何参数与其泄漏场及扫描速度之间相互影响关系分析。

基于铁磁性材料的高磁导率和磁折射物理特性基础之上的漏磁检测原理一直沿用到现在，但这些应用主要还是以定性检测为主。

这些理论下的检测器往往缺陷的漏磁场微弱，加上探头与被检体之间相对姿态的抖动所引起的磁噪声一直存在，使得检测方式始终为“零”距离接触式探测，检测探靴只能紧贴在被检测体上进行工作。

在70年代末，英、俄、德等国家的学者先后进行了电磁超声的理论与实验研究。对于在铁磁材料中Lamb波的产生机理，对电磁超声的换能效率和工作机制做了进一步的分析，当所施加的偏置磁场较弱时，超声波的激发主要由材料的磁致伸缩力产生的，当所施加的偏置磁场较大时，磁致伸缩效应则相对微弱，是由于材料达到了磁化饱和。

R.B.Thompson在1978年通过实验，对EMAT的三种工作机理进行了验证，对超声波的作用力进行了分析，得出相对于洛伦兹力和磁致伸缩力的作用，磁性力的作用可以忽略。

90年代初，德国学者R.Ludwig首次采用有限元法建立了一个完整的多级电磁超声换能器的数学模型，并对电磁超声波的激发和接收过程进行了仿真。美国学者H.Kwun等人利用磁致伸缩传感器实现了对钢丝绳、杆、管、板等结构的检测。

2005年华威大学的X.Jian,S.Dixon和R.S.Edwards等人利用数值解析法对EMAT进行了建模仿真分析，对任意声源的声场模型进行了研究，并对EMAT在非铁磁材料中激发的表面波的声场进行了分析。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明将原先的漏磁检测基础作为粗检，在通过电磁超声探测技术进行精确检测，检验更灵活，且精确度更高。

本发明通过以下技术方案实现：一种漏磁粗检结合超声精测复合型承压设备内部探伤系统，由霍尔元件阵列(1)、U型磁芯(2)、激励线圈(3)、信号处理器(4)、电源模块(5)、单片机(6)、功率放大器(7)、激发端阻抗匹配(8)、发射探头(9)、接收探头(10)、上位机组成(11)；霍尔元件阵列(1)采用2*4布置差动处理的方法，两列霍尔元件背对背排列，电源模块(5)给整个系统供电，单片机(6)输出低频交变信号给激励线圈(3)，磁化U型磁芯(2)，使其与待测构件形成磁回路，形成一个局部的磁真空泄露环境，让被检测导磁构件体内磁通在缺陷处泄漏到所创造的磁真空区域，形成漏磁场并被置于该区域的霍尔元件阵列(1)所感应，产生检测电信号经信号处理器(4)处理后通过数字式通信接口，送入上位机(11)通过MATLAB处理，形成相位图和幅值图，初步反应出损伤；单片机(6)产生1MHz的高频交变信号，在通过功率放大器(7)进行放大，通过激发端阻抗匹配(8)给发射探头(9)；接收探头(10)接受到待测构件的电磁超声波，产生电信号经信号处理器(4)处理后通过数字式通信接口，经上位机(11)处理后，给出损伤的具体情况。