[发明专利]一种铁磁构件无方向交流电磁场应力测量传感器

权利要求书

1.一种铁磁构件无方向交流电磁场应力测量传感器的测试方法，其特征在于，应力测量传感器包括正交激励模块和正交检测模块，所述正交激励模块包括两个激励线圈和两个U型骨架，所述正交激励模块用于在被检工件表面感生匀速旋转的匀强交流电磁场，所述正交检测模块包括四个检测线圈和一个检测骨架，所述正交检测模块用于拾取工件表面应力信息；

所述方法包括如下步骤：

(1)两路正弦激励模块分别输出两路幅值/频率相同，相位差90度且具有一定功率的正弦信号，该信号作用于正交放置的两个激励线圈用于在被检工件表面感生出匀速旋转的匀强磁场，四个检测线圈用于拾取工件表面应力信息经过四路信号调理模块和A/D转换模块送入上位机进行实时显示；

(2)规定平面坐标系，规定主应力方向与水平坐标轴夹角为0-45°区域划分为1#区域，应力方向与水平坐标轴夹角为135-180°区域划分为2#区域，应力方向与水平坐标轴夹角为45-90°区域划分为3#区域，应力方向与水平坐标轴夹角为90-135°区域划分为4#区域；

(3)将传感器匀速移至试件无应力区域，一组正交检测线圈组采集的两路信号分别通过信号调理模块和A/D转换模块后进行矢量运算送入上位机以幅值形式进行显示和存储，该组正交检测线圈组输出的感应电压幅值分别记为V₁和V₂；将另一组正交检测线圈组采集的两路信号分别通过信号调理模块和A/D转换模块后进行矢量运算送入上位机以幅值形式进行显示和存储，该组正交检测线圈组输出的感应电压幅值为V₃和V₄；

(4)将传感器匀速移至试件被检区域，被检区域应力集中部位磁导率的分布和大小将会发生改变，四个所述检测线圈的感应电压将会发生变化，一组正交检测线圈组采集的两路信号分别通过信号调理模块和A/D转换模块后进行矢量运算送入上位机以幅值形式进行显示和存储，该组正交检测线圈组输出的感应电压幅值分别记为V₅和V₆；将另一组正交检测线圈组采集的两路信号分别通过信号调理模块和A/D转换模块后进行矢量运算送入上位机以幅值形式进行显示和存储，该组正交检测线圈组输出的感应电压幅值为V₇和V₈；

(5)分别获取四个检测线圈获得的实际电压幅值差V₅-V₁、V₆-V₂、V₇-V₃和V₈-V₄并计作V₉、V₁₀、V₁₁和V₁₂，比较V₉、V₁₀、V₁₁和V₁₂幅值，主应力方向及主应力大小根据以下情况获得：

a)若|V₉|最大，则应力区域位于3#区域或4#区域，当|V₁₁|＝|V₁₂|且V₉＞0，则应力方向为南北走向指向北，当|V₁₁|＝|V₁₂|且V₉＜0，应力方向为南北走向指向南，应力大小为|V₉|，当|V₁₁|＞|V₁₂|，应力区域为4#区域，反之为3#区域，若应力为3#区域且V₉＞0，主应力方向为东偏西90°-arctan|V₁₀|/|V₉|走向指向东北，若应力为3#区域且V₉＜0，主应力方向为东偏西90°-arctan|V₁₀|/|V₉|走向指向西南，若应力为4#区域且V₉＞0，主应力方向为90°+arcta|V₁₀|/|V₉|走向指向西北，若应力为4#区域且V₉＜0，应力方向为90°+arctan|V₁₀|/|V₉|走向指向东南，大小均为

b)若|V₁₀|最大，则应力区域位于1#区域或2#区域，当|V₁₁|＝|V₁₂|且V₁₀＞0，则应力方向为东西走向指向东，当|V₁₁|＝|V₁₂|且V₁₀＜0，则应力方向为东西走向指向西，应力大小为|V₁₀|，当|V₁₁|＞|V₁₂|，应力区域为2#区域，反之为1#区域，若应力为1#区域且V₁₀＞0，其主应力方向为90°-arctan|V₁₀|/|V₉|走向指向东北，若应力为1#区域且V₁₀＜0，其主应力方向为90°-arctan|V₁₀|/|V₉|走向指向西南，若应力为2#区域且V₁₀＞0，其主应力方向为90°+arctan|V₁₀|/|V₉|走向指向东南，若应力为2#区域且V₁₀＜0，其主应力方向为90°+arctan|V₁₀|/|V₉|走向指向西北，大小均为

c)若|V₁₁|最大，则应力区域位于2#区域或4#区域，当|V₉|＝|V₁₀|且V₁₁＞0，则应力方向为东偏西135°走向指向东南，当|V₉|＝|V₁₀|且V₁₁＜0，则应力方向为东偏西135°走向指向西北，应力大小为|V₁₁|，当|V₉|＞|V₁₀|，应力区域为4#区域，反之为2#区域，若应力为4#区域且V₁₁＞0，主应力方向为135°-arctan|V₁₂|/|V₁₁|走向指向东南，若应力为4#区域且V₁₁＜0，主应力方向为135°-arctan|V₁₂|/|V₁₁|走向指向西北，若应力为2#区域且V₁₁＞0，主应力方向为135°+arctan|V₁₂|/|V₁₁|走向指向东南，若应力为2#区域且V₁₁＜0，主应力方向为135°+arctan|V₁₂|/|V₁₁|走向指向西北，大小均为

d)若|V₁₂|最大，则应力区域位于1#区域或3#区域，当|V₉|＝|V₁₀|且V₁₂＞0，则应力方向为东偏西45°走向指向东北，当|V₉|＝|V₁₀|且V₁₂＜0，则应力方向为东偏西45°走向指向西南，应力大小为|V₁₂|，当|V₉|＞|V₁₀|，应力区域为3#区域，反之为1#区域，若应力为3#区域且V₁₂＞0，主应力方向为135°-arctan|V₁₂|/|V₁₁|走向指向东北，若应力为3#区域且V₁₂＜0，主应力方向为135°-arctan|V₁₂|/|V₁₁|走向指向西南，若应力为1#区域且V₁₂＞0，主应力方向为90°-arctan|V₁₂|/|V₁₁|走向指向东北，若应力为1#区域且V₁₂＜0，主应力方向为90°-arctan|V₁₂|/|V₁₁|走向指向西南，大小均为