一種基于霍爾傳感器陣列的電磁探傷系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng),具體地說(shuō)涉及^-種基于霍爾傳感器陣列的電磁探傷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]磁粉探傷作為一種成熟的無(wú)損檢測(cè)手段,在國(guó)內(nèi)外各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用，磁粉探傷的基本原理是:利用鐵磁性材料的導(dǎo)磁率遠(yuǎn)大于非鐵磁材料的導(dǎo)磁率，根據(jù)工件被磁化后的磁通密度β = μ H來(lái)分析,在工件的單位面積上穿過(guò)B根磁力線,而在缺陷區(qū)域的單位面積上不能容許B根磁力線通過(guò),就迫使一部分磁力線擠到缺陷下面的材料里,其它磁力線不得不被迫逸出工件表面以外出形成漏磁,磁粉將被這樣所引起的漏磁所吸引，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)磁粉探傷。
[0003]從固定式、移動(dòng)式到便攜式，從自動(dòng)、全自動(dòng)到專用設(shè)備，從單向磁化到多向磁化，設(shè)備己系列化和商品化。國(guó)外先進(jìn)的大型探測(cè)裝置雖然探測(cè)效果好，但價(jià)格昂貴，很多時(shí)候并不適合在國(guó)內(nèi)的推廣。而國(guó)內(nèi)在磁粉檢測(cè)技術(shù)產(chǎn)業(yè)方向相對(duì)落后,市場(chǎng)上的電磁探傷儀往往只能對(duì)缺陷深度不大，方向單一的工件進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)一些大面積，缺陷深度和方向未知的工件檢測(cè)效果不明顯。
[0004]交叉磁化法的原理是在磁粉檢測(cè)中只有缺陷的取向與磁力線方向垂直或者存在較大的夾角時(shí)，才能有利地形成漏磁場(chǎng),進(jìn)而有效地吸附磁粉形成磁痕。交叉磁化法一次可以同時(shí)檢查不同取向的缺陷，保障檢測(cè)的可靠性并大大提高檢測(cè)效率。國(guó)內(nèi)外工業(yè)探傷使用的便攜式交叉磁軛或者說(shuō)是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁粉探傷機(jī)正式基于這種原理。交叉磁軛或者說(shuō)是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由兩組線圈構(gòu)成，因而需要供給兩組電源，供給信號(hào)一般采用36V/10A，工作頻率固定50ΗΖ的交流信號(hào)。當(dāng)多個(gè)磁場(chǎng)同時(shí)對(duì)工件進(jìn)行多方向磁化時(shí),對(duì)工件作用的磁場(chǎng)應(yīng)是各磁場(chǎng)的矢量和，即合成磁場(chǎng)為各個(gè)磁場(chǎng)矢量的疊加。
[0005]在實(shí)際的探傷工作中，尤其是現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的磁粉檢測(cè)，很多的場(chǎng)合，例如:野外、高空、容器內(nèi)部、壓力管道在線檢測(cè)，?220V的交流電無(wú)法送達(dá)或出于安全考慮不允許進(jìn)入。并且由于采用的是?220V的交流供電,檢測(cè)的部位往往是分布廣泛,每個(gè)部位檢測(cè)都需要把?220V的交流電源配送到位，否則無(wú)法檢測(cè)。磁粉檢測(cè)速度很快,但是，電源的配送需要很長(zhǎng)時(shí)間，有些位置，如高空、容器內(nèi)部，電源的配送還很困難，離開?220V的交流電源,寸步難行，這樣大大減低了工作效率。從事現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的人員一般深有體會(huì)，磁粉探傷檢測(cè)的時(shí)間往往遠(yuǎn)低于電源的配送時(shí)間。并且采用?220V交流供電,也相對(duì)較為危險(xiǎn)。
[0006]另一方面，目前磁粉檢測(cè)是以磁粉作為顯示介質(zhì)對(duì)缺陷進(jìn)行觀察。根據(jù)磁化時(shí)施加的磁粉介質(zhì)的種類，該檢測(cè)方法被分為濕法和干法。磁粉懸浮在油、水或其他液體介質(zhì)中使用稱為濕法檢測(cè)。它是在檢測(cè)過(guò)程中，將磁懸液均勻分布在工件表面上,利用載液的流動(dòng)和漏磁場(chǎng)對(duì)磁粉的吸引顯示出缺陷的形狀和大小。干法又稱干粉法在一些特殊場(chǎng)合下不能采用濕法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)而采用特制的千磁粉按程序直接施加在磁化的工件上，工件的缺陷處即顯示出磁痕,干法檢測(cè)多用于大型鑄鍛件毛坯及大型結(jié)構(gòu)件。這兩種方法對(duì)檢測(cè)件的表面光滑度要求較高，對(duì)實(shí)施檢測(cè)人員的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)要求較高,并且檢測(cè)范圍小,速度慢。而無(wú)論是千法還是濕法用于檢測(cè)的磁粉會(huì)由于自身剩磁的因素而被吸附在已被檢測(cè)工件的表面不容易被清除，可能影響工件的使用，對(duì)于要多次探測(cè)的工件表面形成遺留的微磁痕也會(huì)影響磁粉探傷的性能。另一方面這種探傷方式每次使用都會(huì)消耗一定量的磁粉和載液,這造成了巨大的浪費(fèi),而殘留的磁粉和載液又會(huì)造成污染。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于霍爾傳感器陣列的電磁探傷系統(tǒng)，可以在克服磁粉探傷磁粉殘留和磁粉、載液浪費(fèi)的同時(shí),還具有安全性高、檢測(cè)靈敏度高、檢測(cè)范圍廣方面的優(yōu)點(diǎn)。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0009]一種基于霍爾傳感器陣列的電磁探傷系統(tǒng),包括磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置和磁場(chǎng)檢測(cè)裝置，所述磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置包括提供交變電流的全橋逆變器,與全橋逆變器相連的主控芯片、充電接口、交叉磁軛；所述磁場(chǎng)檢測(cè)裝置包括依次相連的霍爾傳感器陣列、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊,霍爾傳感器陣列設(shè)置在交叉磁軛產(chǎn)生的磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)。
[0010]所述磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置還包括電源檢測(cè)模塊、控制按鍵、電池組,充電接口連接到電池組和全橋逆變器，電池組連接到電源檢測(cè)模塊和全橋逆變器,主控芯片連接到全橋逆變器，全橋逆變器連接到交叉磁軛，控制按鍵連接到主控芯片。
[0011]所述霍爾傳感器陣列由至少一個(gè)霍爾傳感器單元組成,每個(gè)霍爾傳感器單元包含四個(gè)霍爾傳感器，該單元中的四個(gè)霍爾傳感器方向?yàn)槌蚓制矫娴乃臈l相交于一點(diǎn)的直線所指的8個(gè)方向,在交叉磁軛形成的磁場(chǎng)中的N或者S的方向上,設(shè)置包含這8個(gè)方向的霍爾傳感器單元。
[0012]所述霍爾傳感器單元指向的8個(gè)方向形成的平面與交叉磁軛的磁場(chǎng)方向垂直。
[0013]所述全橋逆變器提供的交變電流頻率不大于50HZ。
[0014]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0015]1、使用霍爾傳感器陣列測(cè)量元件周圍的漏磁場(chǎng)強(qiáng)度，以代替使用磁粉覆蓋元件被探測(cè)部位,可以避免使用磁粉時(shí)在元件表面形成的殘留造成的探傷性能的降低，也可以避免磁粉和載液造成的浪費(fèi)和污染。
[0016]2、本實(shí)用新型使用直流電源,再通過(guò)全橋逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?克服了在磁粉探傷過(guò)程中使用高壓交流電源造成的危險(xiǎn)，提高了安全性。
[0017]3、本實(shí)用新型利用全橋逆變器轉(zhuǎn)換的頻率可控的交流電,克服了交流電檢測(cè)工件表面和近表面的缺陷時(shí)，只能檢測(cè)近表面Iram的缺陷；同時(shí)克服了單靠一種頻率很難達(dá)到對(duì)工件進(jìn)行^-次充磁的時(shí)間內(nèi)同時(shí)檢測(cè)表面和深埋缺陷的不足。
[0018]4、利用霍爾傳感器陣列組成的磁場(chǎng)檢測(cè)裝置代替磁粉顯示探傷結(jié)果,全橋逆變器產(chǎn)生的電流無(wú)需太大并且無(wú)需采取旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方式便可以進(jìn)行磁化，既保留了測(cè)試準(zhǔn)確度，同時(shí)增加了檢測(cè)裝置的應(yīng)用范圍和檢測(cè)速度,又節(jié)省能量延長(zhǎng)了電池工作時(shí)間。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是交叉磁軛結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置硬件框圖。
[0021]圖3是全橋逆變器原理圖。
[0022]圖4是主控芯片原理圖。
[0023]圖5是電源檢測(cè)模塊原理圖。
[0024]圖6是磁場(chǎng)檢測(cè)裝置系統(tǒng)框圖。
[0025]圖7是一個(gè)霍爾傳感器單元。
[0026]圖8是一個(gè)霍爾傳感器陣列拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0027]圖9是工作頻率與檢測(cè)深度的關(guān)系。
[0028]圖10是脈寬調(diào)制波信號(hào)示意圖。
[0029]圖11是8個(gè)磁化方向。
[0030]圖12是單位周期內(nèi)兩組磁軛的輸出電流。
[0031]圖13為磁粉探傷深度試塊。
[0032]其中I, 2，3, 4為霍爾傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0034]本實(shí)用新型提供一種基于霍爾傳感器陣列的電磁探傷系統(tǒng),包括磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置和磁場(chǎng)檢測(cè)裝置。如圖2所示，磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置包括全橋逆變器、主控芯片、充電接口、交叉磁軛，電源檢測(cè)模塊、控制按鍵、電池組,全橋逆變器與電池組、主控芯片、交叉磁軛、充電接口相連，電源檢測(cè)模塊與電池組和主控芯片相連,控制按鍵與主控芯片相連,充電接口與電池組相連。其中，主控芯片由單片機(jī)構(gòu)成，電池組用來(lái)向電源檢測(cè)模塊和全橋逆變器供電,或者也可以通過(guò)充