[发明专利]基于差分线圈的高速轮毂在线电磁检测系统及检测方法

权利要求书

1.一种基于差分线圈的高速轮毂在线电磁检测系统，其特征在于：包括检测探头(1)、检测辅助装置、信号调理模块(8)和信号采集模块(9)，所述检测探头(1)由相连接的永磁体(14)和差分线圈(15)组成；所述检测辅助装置包括待检轮毂(2)，驱动待检轮毂(2)旋转的电机(3)和电机轴承(4)，为各检测器件提供支撑的平台(5)，固定检测探头的轮式夹具(6)和调整轮式夹具的三自由度升降台(7)；所述电机(3)悬挂于测试平台(5)的下部，电机轴承(4)穿过支撑平台(5)，待检轮毂(2)安装于电机轴承(4)上，并由电机(3)驱动旋转；所述检测探头(1)以一给定提离固定于轮式夹具(6)上，以保证检测过程中提离不变；所述三自由度升降台(7)固定于支撑平台(5)上；所述轮式夹具(6)固定于三自由度升降台(7)上，并通过旋转按钮调整升降台的位置，使得检测探头(1)对准待检轮毂(2)的环面，所述信号调理模块(8)的输入端连接检测探头的差分线圈，输出端连接信号采集模块(9)，信号调理模块(8)和信号采集模块(9)对检测探头的差分线圈电压信号进行处理分析，以实现对高速轮毂进行检测的目的。

2.根据权利要求1所述的基于差分线圈的高速轮毂在线电磁检测系统，其特征在于：采用轮式夹具(6)保证了检测探头提离，所述轮式夹具(6)包括底座(10)、弹簧(12)和包含滚轮(13)的可移动部件(11)，底座(10)与可移动部件(11)之间由弹簧(12)连接，底座(10)安装于平台(5)之上，并保证弹簧(12)处于压缩状态，使得检测时滚轮(13)始终与待检轮毂(12)的环面相切；所述检测探头(1)固定于可移动部件(11)上。

3.根据权利要求1所述的基于差分线圈的高速轮毂在线电磁检测系统，其特征在于：所述检测探头(1)的承担激励作用的永磁体(14)采用剩磁大于1.0T、截面尺寸与缺陷尺寸比值相等的永磁体。

4.根据权利要求1所述的基于差分线圈的高速轮毂在线电磁检测系统，其特征在于：所述检测探头(1)的承担检出作用的差分线圈(15)采用两个完全相同的线圈反接以实现差分。

5.权利要求1至4任一项所述的基于差分线圈的高速轮毂在线电磁检测系统的检测方法，其特征在于：

1)建立裂纹深度-信号特征量标定曲线：加工一个用于建立裂纹尺寸-信号特征量标定曲线的标定轮毂，在标定轮毂的环面加工不同深度的轴向裂纹；将标定轮毂安装在电机转轴(4)上，将检测探头(1)以一固定提离固定于轮式夹具(6)上，然后调整三自由度升降台(7)，使得检测探头(1)对准标定轮毂环面加工的轴向裂纹，最后启动电机(3)，驱动标定轮毂旋转，由于标定轮毂相对检测探头的永磁体高速运动，根据法拉第电磁感应定律，标定轮毂内部会产生涡流，涡流会激发二次磁场，处于二次磁场中的检测探头的差分线圈会产生感应电压，将该电压信号通过信号调理模块(8)作低通滤波的同时将信号放大，然后通过信号采集模块(9)记录数据，由于裂纹的深度会影响涡流的分布，从而影响差分线圈的电压幅值，因此以差分线圈的电压幅值为特征量对标定轮毂的环面轴向裂纹进行标定，建立裂纹深度-信号特征量之间的拟合曲线，即为裂纹深度-信号特征量标定曲线；

2)通过实验获取待测轮毂的裂纹检测特征量：将待检轮毂安装与电机轴承(4)之上，按照步骤1)的流程调整检测探头(1)位置并启动电机(3)，给电机(3)施加与步骤1)中完全相同的旋转速度，得到差分线圈的电压信号，并提取相应的电压幅值作为特征量；

3)计算待测轮毂的裂纹深度：在步骤1)所得的标定曲线中，获取与步骤2)所得特征量相对应的裂纹深度值，即为待测轮毂的裂纹深度。

6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于：步骤1)建立的裂纹深度-信号特征量标定曲线的表达式如下：

V＝-0.0.12x²+1.236x+0.302

其中，V为经信号采集模块(9)输出的检测探头(1)的差分线圈电压，x为标定轮毂的环面裂纹深度。