專利名稱：：基于巴克豪森噪聲及金屬磁記憶的復(fù)合磁測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及利用巴克豪森噪聲及金屬磁記憶信號(hào)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的方法。
背景技術(shù)：
：目前我國(guó)處于大規(guī)模經(jīng)濟(jì)建設(shè)階段，鐵路施工、橋梁架設(shè)等工程都以各種鋼材為基本材料，因而對(duì)鋼鐵構(gòu)件進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的需求日增，包括腐蝕程度、裂紋和其他缺陷的檢測(cè)，以及對(duì)殘余應(yīng)力、彈塑性變形和蠕變或疲勞引起破壞的可能性的評(píng)估。許多檢測(cè)方法都可用來(lái)確定鋼鐵材料的微結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能。x射線法對(duì)監(jiān)測(cè)應(yīng)力松弛和退火狀態(tài)有很好的效果。小角度中子散射法能檢測(cè)尺寸從10nm到lum的結(jié)構(gòu)缺陷，還可用來(lái)研究沉積物、微孔洞和位錯(cuò)等。表1對(duì)幾種無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行了比較。在一系列應(yīng)用于鋼鐵材料的NDE方法中，磁測(cè)方法和超聲法具有很大的優(yōu)越性?？偟恼f(shuō)來(lái)，磁性能的變化更易測(cè)量，而且不像超聲法那樣需要高分辨率的電子裝置，但由于磁測(cè)法在原理上比較復(fù)雜，因而許多方法并不完善。磁測(cè)法大體上可以解決二大類問(wèn)題缺陷檢査和內(nèi)稟性質(zhì)(如殘余應(yīng)力)評(píng)價(jià)。表1應(yīng)力的幾種檢測(cè)方法的比較<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>在幾種應(yīng)力檢測(cè)方法中，巴克豪森法具有靈敏度較高，可靠性好，檢測(cè)速度快的優(yōu)勢(shì)，但是它對(duì)于宏觀缺陷并不敏感，而金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)不僅能檢測(cè)缺陷而且能反映出工件上的應(yīng)力集中區(qū)域，因此基于巴克豪森的復(fù)合磁測(cè)系統(tǒng)能夠解決應(yīng)力、微觀缺陷、宏觀缺陷的檢測(cè)及定性問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，根據(jù)對(duì)無(wú)損檢測(cè)的需求，提出一種巴克豪森、金屬磁記憶的復(fù)合磁測(cè)系統(tǒng)。是通過(guò)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生正弦波信號(hào)，經(jīng)功率放大器放大來(lái)驅(qū)動(dòng)激勵(lì)線圈，通過(guò)巨磁阻傳感器檢測(cè)巴克豪森噪聲信號(hào)和金屬磁記憶信號(hào)，并對(duì)該信號(hào)放大進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡。然后利用PC機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行記錄并進(jìn)行處理。具體技術(shù)方案是包括信號(hào)發(fā)生器，功率放大電路，激勵(lì)線圈，巨磁阻傳感器，信號(hào)放大電路，數(shù)據(jù)采集卡，PC機(jī)，其中信號(hào)發(fā)生器的輸出連于功率放大電路的輸入，功率放大電路的輸出連于激勵(lì)線圈，激勵(lì)線圈繞在鐵芯上，鐵芯置于鐵磁性工件上，置于鐵芯中間和鐵磁性工件上的巨磁阻傳感器的輸出連于信號(hào)放大電路輸入，信號(hào)放大電路輸出連于數(shù)據(jù)采集卡的輸入，數(shù)據(jù)采集卡的輸出連于PC機(jī)。本發(fā)明主要用于檢測(cè)鐵磁性工件的宏觀缺陷、殘余應(yīng)力、顯微組織的變化及應(yīng)力和顯微組織變化相聯(lián)系的綜合效應(yīng)，并能對(duì)之進(jìn)行判別分類，為疲勞分析、設(shè)備定壽及結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計(jì)發(fā)揮有效的先導(dǎo)作用。。該檢測(cè)系統(tǒng)具有檢測(cè)靈敏度較高，測(cè)試結(jié)果重復(fù)性和可靠性好，檢測(cè)設(shè)備體積小，重量輕，檢測(cè)速度快，適合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。說(shuō)明書附圖圖1是本發(fā)明的基于巴克豪森噪聲及金屬磁記憶的復(fù)合磁測(cè)系統(tǒng)的組成框圖。圖2是功率放大電路原理圖。具體實(shí)施例方式如圖l所示，本發(fā)明的具體組成是，信號(hào)發(fā)生器的輸出連于功率放大電路的輸入，功率放大電路的輸出連于激勵(lì)線圈，激勵(lì)線圈繞在u型鐵芯上，U型鐵芯的兩個(gè)腳置于被測(cè)的鐵磁性工件上，巨磁阻傳感器置于U型鐵芯中間和鐵磁性工件上，巨磁阻傳感器的輸出連于信號(hào)放大電路輸入，信號(hào)放大電路輸出連于數(shù)據(jù)采集卡的輸入，數(shù)據(jù)采集卡的輸出連于PC機(jī)。圖2是本發(fā)明功率放大電路的原理組成圖，圖中的功放芯片可采用LM1875芯片，LM1875芯片的引腳1為信號(hào)的正輸入端，連接由第一電阻R1，第二電阻R2和第一電容C1組成的濾波電路，LM1875芯片的引腳2為信號(hào)的負(fù)輸入端，連接第三電阻R3，LM1875芯片的引腳3接電源負(fù)極，引腳5接電源正極，引腳4輸出放大信號(hào)送給激勵(lì)線圈?；竟ぷ髟硎切盘?hào)發(fā)生器產(chǎn)生低頻正弦波信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)功率放大器驅(qū)動(dòng)激勵(lì)線圈，根據(jù)巴克豪森及金屬磁記憶的檢測(cè)原理，在低頻信號(hào)激勵(lì)下，90°疇壁和180°疇壁的不可逆跳躍產(chǎn)生巴克豪森噪聲信號(hào)，而鐵磁性工件在運(yùn)行時(shí)，受工作載荷和地球磁場(chǎng)的共同作用，在應(yīng)力和變形集中區(qū)域內(nèi)會(huì)發(fā)生具有磁致伸縮性質(zhì)的磁疇組織定向的和不可逆的重新取向，而且這種磁狀態(tài)的不可逆變化在工作載荷消除后不僅會(huì)保留，還與最大作用應(yīng)力有關(guān)。鐵磁性工件由于受工作載荷的作用，其殘余磁性會(huì)發(fā)生改變和重新分布，并在表面形成漏磁場(chǎng)，在應(yīng)力和變形集中區(qū)形成最大的漏磁場(chǎng)Hp,此時(shí)，表面漏磁場(chǎng)的切向分量Hp(x)具有最大值，而法向分量Hp(y)改變符號(hào)且具有零值點(diǎn)。鐵磁性工件的應(yīng)力及表面缺陷就帶來(lái)了巴克豪森噪聲信號(hào)及金屬磁記憶信號(hào)的變化。釆集此信號(hào)，最后進(jìn)入PC機(jī)。PC機(jī)記錄數(shù)據(jù)并以文件的形式存入，然后隊(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后以圖形的形式顯示微觀缺陷、被測(cè)工件的應(yīng)力及殘余應(yīng)力的大小。電路工作原理如下當(dāng)通電之后，計(jì)算機(jī)運(yùn)行專為本系統(tǒng)編寫的程序，點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)程序開(kāi)始按鈕后，系統(tǒng)開(kāi)始工作。信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生低頻的正弦波信號(hào)，經(jīng)過(guò)功率放大器驅(qū)動(dòng)激勵(lì)線圈，巨磁阻傳感器則檢測(cè)出一系列電壓——時(shí)間信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)儀用放大器放大輸出，數(shù)據(jù)采集卡采集此信號(hào)，傳送給PC機(jī)。數(shù)據(jù)采集卡是一個(gè)多通道釆集卡，采樣頻率最高可達(dá)到2MHz，PC機(jī)記錄數(shù)據(jù)并以文件的形式存入，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后以圖形的形式顯示缺陷的形狀和大小、被測(cè)試件的應(yīng)力及殘余應(yīng)力的大小。權(quán)利要求1、一種基于巴克豪森噪聲及金屬磁記憶的復(fù)合磁測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括信號(hào)發(fā)生器，功率放大電路，激勵(lì)線圈，巨磁阻傳感器，信號(hào)放大電路，數(shù)據(jù)采集卡，PC機(jī)，其中信號(hào)發(fā)生器的輸出連于功率放大電路的輸入，功率放大電路的輸出連于激勵(lì)線圈，激勵(lì)線圈繞在鐵芯上，鐵芯置于鐵磁性工件上，置于鐵芯中間和鐵磁性工件上的巨磁阻傳感器的輸出連于信號(hào)放大電路輸入，信號(hào)放大電路輸出連于數(shù)據(jù)采集卡的輸入，數(shù)據(jù)采集卡的輸出連于PC機(jī)。全文摘要一種基于巴克豪森噪聲及金屬磁記憶的復(fù)合磁測(cè)系統(tǒng)，屬于無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域。該磁測(cè)系統(tǒng)包括信號(hào)發(fā)生器、功率放大電路、激勵(lì)線圈、巨磁阻傳感器、信號(hào)放大電路、數(shù)據(jù)采集卡、PC機(jī)。該磁測(cè)系統(tǒng)通過(guò)巨磁阻傳感器提取工件表面的巴克豪森信號(hào)及金屬磁記憶信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而獲得工件的微觀結(jié)構(gòu)及疲勞應(yīng)力信息，在PC機(jī)上以圖形曲線的方式顯示出來(lái)。本發(fā)明主要應(yīng)用于檢測(cè)鐵磁性材料的殘余應(yīng)力，顯微組織變化及應(yīng)力和顯微組織變化向聯(lián)系的綜合效應(yīng)，并能夠判別宏觀缺陷及微觀缺陷。該檢測(cè)系統(tǒng)具有檢測(cè)靈敏度較高，測(cè)試結(jié)果重復(fù)性和可靠性好，檢測(cè)設(shè)備體積小，重量輕，檢測(cè)速度快，適合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。文檔編號(hào)G01N27/82GK101178384SQ200710191020公開(kāi)日2008年5月14日申請(qǐng)日期2007年12月5日優(yōu)先權(quán)日2007年12月5日發(fā)明者朱壽高,王海濤,田貴云申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)