技術(shù)領(lǐng)域

基于矯頑力的鐵磁性材料電磁無損檢測系統(tǒng)及檢測方法，屬于鐵磁性材料電磁無損檢測領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鐵磁性材料作為一種重要的建筑材料，其廣泛應(yīng)用于石油化工生產(chǎn)等各個領(lǐng)域，如運輸管線、存儲罐體、鍋爐等。由于材料制作時本身殘余的內(nèi)部應(yīng)力與材料使用過程中受到的外加應(yīng)力逐漸累積，會導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)發(fā)生應(yīng)力缺陷，導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。因此，采用一種快速有效的方法對鐵磁性材料的應(yīng)力缺陷做出安全評價對于預(yù)防安全事故的發(fā)生有著重要的意義。

現(xiàn)階段，鐵磁性材料安全檢測以無損檢測方法為主，電磁無損檢測以檢測速度快、無害等優(yōu)點被越來越廣泛的使用。常用的電磁無損檢測方法主要有渦流檢測方法、金屬磁記憶檢測、巴克豪森檢測方法等，但是現(xiàn)有技術(shù)中的上述檢測方法均具備其各自的缺陷，具體而言：（1）渦流檢測法已在實踐中廣泛應(yīng)用，但仍在定量分析方面仍需進一步研究，受趨膚效應(yīng)影響較大。（2）金屬磁記憶檢測方法相對于渦流檢測方法，不需要磁化裝置，鐵磁性材料在地磁和交變載荷作用下，在鐵磁性試件表面形成漏磁場，表面漏磁場“記憶”了部件的缺陷應(yīng)力集中位置，達到應(yīng)力檢測的目的，但檢測精度不夠準確。（3）巴克豪森檢測方法的檢測原理是鐵磁性材料在外部交變的磁場作用下，磁疇壁發(fā)生的非連續(xù)與跳躍式的運動，其產(chǎn)生電磁感應(yīng)噪聲可以反映鐵磁性材料的受力狀態(tài)。但是該方法受外界環(huán)境影響較大，信號隔離、提取難度較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以結(jié)構(gòu)更為簡潔，同時可以更為精確地對鐵磁性材料的內(nèi)部應(yīng)力情況進行檢測的基于矯頑力的鐵磁性材料電磁無損檢測系統(tǒng)及檢測方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該基于矯頑力的鐵磁性材料電磁無損檢測系統(tǒng)，包括被測鐵磁性材料，其特征在于：設(shè)置有微處理器模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、激勵信號發(fā)生模塊、采集周期控制模塊、信號調(diào)理模塊、功率放大模塊、磁測探頭模塊以及采樣電阻模塊；

微處理器的輸出端與激勵信號發(fā)生模塊的輸入端相連，激勵信號發(fā)生模塊的輸出端同時與采集周期控制模塊以及功率放大模塊的輸入端相連，采集周期控制模塊的輸出端與微處理器模塊的輸入端相連，功率放大模塊的輸出端與磁測探頭模塊的輸入端相連，磁測探頭模塊的輸出端同時與信號調(diào)理模塊以及采樣電阻模塊的輸入端相連，采樣電阻模塊的輸出端與信號調(diào)理模塊的輸入端相連，信號調(diào)理模塊的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與微處理模塊的輸入端相連，磁測探頭模塊與被測鐵磁性材料緊密貼合。

優(yōu)選的，所述的磁測探頭模塊包括磁芯，在磁芯上設(shè)置有與所述被測鐵磁性材料貼合的磁測探頭；在磁芯上纏繞有感應(yīng)線圈和激勵線圈，激勵線圈一端連接所述的功率放大模塊，另一端通過所述的采樣電阻模塊接地；感應(yīng)線圈一端接地，另一端連接所述的信號調(diào)理模塊。

優(yōu)選的，所述的磁芯包括左、右兩個豎直端以及垂直固定在兩個豎直端上表面的一個水平段，兩個豎直端的下表面形成所述的磁測探頭；所述的感應(yīng)線圈同時纏繞在左、右兩個豎直端以及水平段上；激勵線圈分別纏繞在磁芯的左、右兩個豎直端上。

優(yōu)選的，所述的感應(yīng)線圈在磁芯的左、右兩個豎直端以及水平段上同向纏繞并分別纏繞65圈；所述的激勵線圈在磁芯的左、右兩個豎直端上同向纏繞并分別纏繞60圈。

優(yōu)選的，所述的采樣電阻模塊采用阻值為2Ω，功率大于100W的電阻。

優(yōu)選的，所述的功率放大模塊包括四組并聯(lián)組成的不同放大倍數(shù)的功率放大器，在四組功率放大器的輸入端設(shè)置有四位撥碼開關(guān)，四位撥碼開關(guān)分別與四組功率放大器相對應(yīng)。

優(yōu)選的，所述的信號調(diào)理模塊包括信號放大電路、信號濾波電路和積分電路，磁測探頭模塊的輸出端以及采樣電阻模塊的輸出端分別經(jīng)過放大電路和信號濾波電路和積分電路之后接入模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。

一種基于矯頑力的鐵磁性材料電磁無損檢測系統(tǒng)方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1，選取與被測鐵磁性材料材質(zhì)相同且不存在內(nèi)部應(yīng)力的鐵磁材料作為標準鐵磁材料；

步驟2，以標準鐵磁材料作為測試材料，通過電磁參數(shù)采集流程進行電磁參數(shù)的采集，并得到標準鐵磁材料的磁滯回曲線；

步驟3，將標準鐵磁材料替換為被測鐵磁性材料，重復(fù)電磁參數(shù)采集流程得到被測鐵磁性材料的磁滯回曲線；

步驟4，確定被測鐵磁性材料的內(nèi)部應(yīng)力程度。

優(yōu)選的，步驟2中所述的電磁參數(shù)采集流程，包括如下步驟：

步驟2-1，將磁測探頭模塊中的兩個磁測探頭與標準鐵磁材料的測試面相貼合，并在結(jié)合面之間利用導(dǎo)磁膠進行填充；