專利名稱：利用地磁場檢測鐵磁性材料表面缺陷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用地磁場檢測鐵磁性材料表面缺陷的方法，屬鐵磁性材料的無損檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
已有技術(shù)中，申請?zhí)枮?5212309的專利產(chǎn)品鋼管漏磁探傷機(jī)，采用直流磁化方式，由前后兩扶正夾緊機(jī)構(gòu)、周向缺陷檢測機(jī)構(gòu)和軸向缺陷檢測機(jī)構(gòu)，以及控制臺、檢測電路和報(bào)警、顯示、打標(biāo)記等裝置組成。行進(jìn)的鋼管穿過前扶正夾緊機(jī)構(gòu)的上下V形輪、周向缺陷檢測機(jī)構(gòu)的固定磁場和探頭、軸向缺陷檢測機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)磁場和探頭、后扶正夾緊機(jī)構(gòu)的上下V形輪。檢測出的周向上分布或軸向上分布的缺陷后即報(bào)警、顯示、打標(biāo)記。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種利用地磁場檢測鐵磁性材料表面缺陷的方法，在地磁場環(huán)境中，鐵磁材料被磁化，檢測材料表面產(chǎn)生的磁場變化，根據(jù)該變化判斷材料表面是否存在缺陷，包括表面裂紋、腐蝕坑、材料內(nèi)部近表面的夾喳和氣孔，以及應(yīng)力集中等。
本發(fā)明提出的利用地磁場檢測鐵磁性材料表面缺陷的方法，包括以下步驟(1)將待檢測鐵磁性材料水平放置于地球磁場環(huán)境中，測量得到材料近表面0.01mm～10mm內(nèi)同一水平面上各點(diǎn)的磁場強(qiáng)度，各測點(diǎn)之間的距離為0.01mm～0.2mm；(2)在同樣檢測條件下，對與待檢測鐵磁性材料相同的已知材料設(shè)置模擬缺陷閾值；(3)對上述第一步得到的磁場強(qiáng)度信號進(jìn)行放大濾波處理，然后將其與上述第二步事先設(shè)置的缺陷閾值進(jìn)行比較，即可判斷有無缺陷。
本發(fā)明的方法中，也可對上述第三步放大濾波后的信號進(jìn)行A/D變換，得到相應(yīng)的數(shù)字信號，然后將此數(shù)字信號與事先設(shè)置的已知材料的數(shù)字缺陷檢測閾值進(jìn)行比較，以判斷是否存在缺陷。
用本發(fā)明的方法還可以通過下面步驟，采用數(shù)字信號處理方法提高檢測靈敏度，即用上述磁場強(qiáng)度數(shù)字信號的鄰近各值進(jìn)行差分處理，得到材料近表面某一平面的一系列磁場強(qiáng)度梯度信號；然后對該磁場梯度信號的鄰近各值進(jìn)行差分處理，得到各檢測點(diǎn)的磁場梯度變化率；把與被檢材料相同的加工有標(biāo)準(zhǔn)人工缺陷的鐵磁性材料，按上述方法得出標(biāo)準(zhǔn)人工缺陷處磁場梯度變化率，并將此值設(shè)定為用此方法檢測缺陷的閾值；最后將被檢測材料的磁場梯度變化率與事先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)人工缺陷的閾值進(jìn)行比較，當(dāng)磁場梯度變化率大于閾值時，就認(rèn)為被檢材料表面存在缺陷。
本發(fā)明提出的檢測方法，可以避免傳統(tǒng)的漏磁檢測方法中要求對被檢物進(jìn)行主動磁化，并在檢測完成后對被檢物退磁的煩瑣工序。并且節(jié)省了用于磁化所需的電源消耗以及磁化機(jī)構(gòu)，進(jìn)而可以減小檢測裝置的體積，利于研制便攜式檢測儀。
此方法利用地磁場作為磁化激勵源，利用此方法可以檢測鐵磁性材料表面的各種缺陷，包括表面裂紋、腐蝕坑、材料內(nèi)部近表面的夾喳和氣孔，以及應(yīng)力集中等。


圖1是本發(fā)明方法的檢測原理圖，圖中1是被檢測材料，2是檢測面，3是人工矩形槽缺陷，h為提離值。
具體實(shí)施例方式將待檢測的15mm厚的20#鋼鋼板水平放置于地球磁場環(huán)境中，然后，以固定提離值h(h等于2mm)對被測材料(圖中標(biāo)號為1)近表面檢測面(圖中標(biāo)號為2)上間距為0.01mm的各測點(diǎn)磁場強(qiáng)度進(jìn)行測量，得到檢測面上各點(diǎn)的磁場強(qiáng)度，并將其進(jìn)行A/D變換，得到和各測點(diǎn)位置對應(yīng)的磁場強(qiáng)度的數(shù)字值f(i，j)，i，j是各測點(diǎn)的坐標(biāo)，i取值范圍是從0到n的整數(shù)，j取值范圍是從0到m的整數(shù)，n，m取決于被測材料面積的大小。
按下式對f(i，j)進(jìn)行差分處理g(i，j)＝4f(i，j)－f(i－1，j)－f(i，j－1)－f(i，j＋1)－f(i＋1，j)當(dāng)0＜i＜n，且0＜j＜m時；g(0，j)＝g(1，j)，g(n，j)＝g(n－1，j)當(dāng)i＝0或n，0＜j＜m時；g(i，0)＝g(i，1)，g(i，m)＝g(i，m－1)當(dāng)j＝0或m，0＜i＜n時；并且g(0，0)＝g(1，1)，g(n，0)＝g(n－1，1)，g(0，m)＝g(1，m－1)，g(n，m)＝g(n－1，m－1)計(jì)算得到的g(i，j)即為各測點(diǎn)的磁場強(qiáng)度梯度信號，對g(i，j)再按上式進(jìn)行差分處理，得到各測點(diǎn)磁場梯度的變化率e(i，j)。
把加工有標(biāo)準(zhǔn)人工缺陷(缺陷的槽寬0.1mm，深0.5mm)的15mm厚的20#鋼鋼板，按上述方法得出標(biāo)準(zhǔn)人工缺陷處磁場強(qiáng)度的梯度變化率k，并將此k值設(shè)定為用此方法檢測此種材料缺陷的閾值。比較e(i，j)與k值的大小，當(dāng)e(i，j)＞k時，就認(rèn)為被檢材料在點(diǎn)(i，j)處存在表面缺陷。
測得缺陷處最大磁場強(qiáng)度為0.82Gs，此處磁場梯度為0.02Gs，此處磁場梯度變化率為0.015Gs，而相應(yīng)的裂紋檢測閾值k為0.01Ga，檢測結(jié)果表明可以發(fā)現(xiàn)此類缺陷。
權(quán)利要求
1.一種利用地磁場檢測鐵磁性材料表面缺陷的方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)將待檢測鐵磁性材料水平放置于地球磁場環(huán)境中，測量得到材料近表面0.01mm～10mm內(nèi)同一水平面上各點(diǎn)的磁場強(qiáng)度，各測點(diǎn)之間的距離為0.01mm～0.2mm；(2)在同樣檢測條件下，對與待檢測鐵磁性材料相同的已知材料設(shè)置模擬缺陷閾值；(3)對上述第一步得到的磁場強(qiáng)度信號進(jìn)行放大濾波，然后將其與上述第二步事先設(shè)置的缺陷閾值進(jìn)行比較，即可判斷有無缺陷。
2.一種利用地磁場檢測鐵磁性材料表面缺陷的方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)將待檢測鐵磁性材料水平放置于地球磁場環(huán)境中，測量得到材料近表面0.01mm～10mm內(nèi)同一水平面上各點(diǎn)的磁場強(qiáng)度，各測點(diǎn)之間的距離為0.01mm～0.2mm；(2)在同樣檢測條件下，對與待檢測鐵磁性材料相同的已知材料設(shè)置數(shù)字缺陷閾值；(3)對上述第一步得到的磁場強(qiáng)度信號進(jìn)行放大濾波，A/D變換，然后將其與上述第二步事先設(shè)置的數(shù)字缺陷閾值進(jìn)行比較，即可判斷有無缺陷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用地磁場檢測鐵磁性材料表面缺陷的方法,首先將待檢測鐵磁性材料水平放置于地球磁場環(huán)境中,測量得到材料近表面同一水平面上各點(diǎn)的磁場強(qiáng)度,在同樣檢測條件下,對與待檢測鐵磁性材料相同的已知材料設(shè)置模擬缺陷閾值,將上述第一步得到的磁場強(qiáng)度信號進(jìn)行放大濾波處理,然后將其與事先設(shè)置的缺陷閾值進(jìn)行比較,即可判斷有無缺陷。本發(fā)明方法利用地磁場作為磁化激勵源,利用此方法可以檢測鐵磁性材料表面的各種缺陷,包括表面裂紋、腐蝕坑、材料內(nèi)部近表面的夾喳和氣孔,以及應(yīng)力集中等。
文檔編號G01N27/82GK1334462SQ0112397
公開日2002年2月6日 申請日期2001年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月10日
發(fā)明者李路明, 黃松嶺, 汪來富, 楊海青 申請人:清華大學(xué)