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原文传递基于低频交流励磁的铁磁材料缺陷检测系统及方法

专利名称：	基于低频交流励磁的铁磁材料缺陷检测系统及方法
摘要：	基于低频交流励磁的铁磁材料缺陷检测系统及方法，该系统包括：磁化装置，用于通电后在其内部产生感应磁场，并磁化铁磁材料，当铁磁材料上出现缺陷时，感应磁场发生变化产生漏磁场并被漏磁场探头检测出，根据漏磁场探头采集到的信号大小以及相位，能够判断缺陷位置和大小；漏磁场探头，将检测到的磁场信号转化为电压信号传输至信号调理电路；信号调理电路，用于处理漏磁场探头输出信号，通过检测得到磁场信息。本发明能够有效检测出各种铁磁性材料上的缺陷，并利用正交相关检测得到感应磁场的幅值以及相位，以此来识别缺陷的类型和位置。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	三峡大学
发明人：	谭超;朱成昂;闵薪宇;孙其浩;谭继伟;欧星作
专利状态：	有效
申请日期：	2023-07-12T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-17T00:00:00+0800
申请号：	CN202310853661.8
公开号：	CN117074516A
代理机构：	宜昌市三峡专利事务所
代理人：	吴思高
分类号：	G01N27/87;G;G01;G01N;G01N27;G01N27/87
申请人地址：	443002 湖北省宜昌市西陵区大学路8号
主权项：	1.基于低频交流励磁的铁磁材料缺陷检测系统，其特征在于该系统包括：磁化装置(1)，用于通电后在其内部产生感应磁场，并磁化铁磁材料(2)，当铁磁材料(2)上出现缺陷时，感应磁场发生变化产生漏磁场并被漏磁场探头(3)检测出，根据漏磁场探头(3)采集到的信号大小以及相位，能够判断缺陷位置和大小；漏磁场探头(3)，将检测到的磁场信号转化为电压信号传输至信号调理电路；信号调理电路，用于处理漏磁场探头(3)输出信号，通过检测得到漏磁信号的幅值与相位。 2.根据权利要求1所述基于低频交流励磁的铁磁材料缺陷检测系统，其特征在于：包括交流电源，用于给磁化装置(1)供电，调节产生电压的幅值、频率，以及为正交相关检测提供参考信号。 3.根据权利要求2所述基于低频交流励磁的铁磁材料缺陷检测系统，其特征在于：所述磁化装置(1)包括：上励磁线圈(4)、下励磁线圈(5)，所述上励磁线圈(4)、下励磁线圈(5)分布在被测铁磁材料(2)两侧，且上励磁线圈(4)、下励磁线圈(5)的激励电源幅值可以不同，达到在励磁线圈之间产生方向变化一致的磁场。 4.根据权利要求3所述基于低频交流励磁的铁磁材料缺陷检测系统，其特征在于：所述上励磁线圈(4)、下励磁线圈(5)为两块圆饼形励磁线圈，上励磁线圈(4)分布在被测铁磁材料(2)上方，下励磁线圈(5)分布在被测铁磁材料(2)下方。 5.根据权利要求3所述基于低频交流励磁的铁磁材料缺陷检测系统，其特征在于：所述漏磁场探头(3)包括上磁敏元件(8)、下磁敏元件(10)，上磁敏元件(8)安装在上励磁线圈(4)下方，下磁敏元件(10)安装在下励磁线圈(5)上方，通过磁敏元件输出电压信号幅值反馈调节交流电源输出的电压幅值，从而调节磁化装置(1)产生的磁场幅值。 6.基于权利要求1～5任意一项铁磁材料缺陷检测系统的铁磁材料缺陷检测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：已知铁磁材料(2)的磁导率u，电导率σ以及厚度d，根据以下公式计算出不会产生过大集肤效应的最大交流信号频率f，并根据此频率设置信号发生器(12)输出信号频率；步骤2：将铁磁材料(2)放入励磁装置(1)内，此时交流电源与信号调理电路开始工作，进入校准阶段：步骤3：根据正交相关检测计算得到上磁敏元件(8)输出信号为A11，第一功率放大器(6)放大倍数为G11，开始校准阶段G11＝1，然后，逐渐增加G11的值，随着G11值的增加，A11也随之增加，每增加一次，记录一次G11与A11的值；当达到G11值继续增加，而A11值不变或降低时停止增加，并返回至A11值保持与G11值正相关变化时的G11最大值，根据该值以及需求设置第一功率放大器(6)放大倍数G1；同理，根据正交相关检测计算得到下磁敏元件(10)输出信号为A21，第二功率放大器(7)放大倍数为G21，开始校准阶段G21＝1，然后，逐渐增加G21的值，随着G21值的增加，A21也随之增加，每增加一次，记录一次G21与A21的值；当达到G21值继续增加，而A21值不变或降低时停止增加，并返回至A21值保持与G21值正相关变化时的G21最大值，根据该值以及需求设置第二功率放大器(7)放大倍数G2；此时上、下磁敏元件都将处于最佳工作状态，校准完毕；步骤4：固定铁磁材料(2)位置并在励磁装置(1)内缓慢移动；若铁磁材料(2)没有缺陷，则此时上磁敏元件(8)输出信号为A11，下磁敏元件(10)输出信号为A21；若铁磁材料(2)内存在缺陷，则此时上磁敏元件(8)输出信号为A12，下磁敏元件(10)输出信号为A22，得到铁磁材料(2)上方漏磁场大小为ΔA1＝A11-A12，下方漏磁场大小ΔA2＝A21-A22；并通过ΔA1以及ΔA2的大小判断缺陷大小和位置。 7.根据权利要求6所述铁磁材料缺陷检测方法，其特征在于：若ΔA1＝0，则此时正被检测的铁磁材料(2)局部位置并不存在缺陷；若ΔA2≠0，且ΔA2为一定的数值，则此时此刻正被检测的铁磁材料(2)局部位置存在一定的缺陷，局部缺陷处产生相应大小的漏磁场，ΔA2的数值越大则其检测出的缺陷越大。