專利名稱：一種自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種利用磁場(chǎng)矢量變化信息和磁聚集信息對(duì)鐵磁性金屬構(gòu)件探傷的裝置，具體的說是一種自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
鐵磁性金屬構(gòu)件具有良好的受磁特性，極易被外界磁場(chǎng)磁化；鐵磁性金屬構(gòu)件被磁化后的磁場(chǎng)(磁力線矢量分布)與其金屬材質(zhì)的性狀有密切的對(duì)應(yīng)關(guān)系；鐵磁性金屬構(gòu)件在其制造和使用過程中，因各種原因不可避免的會(huì)發(fā)生諸如材料缺陷、結(jié)構(gòu)變異、表面創(chuàng)傷、材質(zhì)蛻變及各種導(dǎo)致其使用性能下降的功能退化或?qū)嶓w損傷現(xiàn)象，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)將 嚴(yán)重威脅構(gòu)件的使用安全性而引發(fā)事故；鐵磁性金屬構(gòu)件的各種失效狀態(tài)，都可以利用其內(nèi)部相應(yīng)磁場(chǎng)矢量變化信息或磁聚集信息加以映射。因此，有效的采集這些磁場(chǎng)信息對(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和分析構(gòu)件安全程度，合理修復(fù)或更新構(gòu)件、保障生命財(cái)產(chǎn)安全，將起到十分積極的作用?，F(xiàn)階段對(duì)鐵磁性金屬構(gòu)件的無損探傷方法一般為過飽和勵(lì)磁法和剩磁法。過飽和勵(lì)磁法一是對(duì)被探測(cè)構(gòu)件的某個(gè)局部施加使該局部達(dá)到過飽和狀態(tài)的外加磁場(chǎng)，若該局部表面存在較嚴(yán)重破損，則將產(chǎn)生磁場(chǎng)泄漏，通過貼近該局部安置的傳感器采集的漏磁信息判斷損傷；剩磁法——是使用一定的磁化裝置，使被探測(cè)構(gòu)件的一部分或整體被磁化，再使用傳感器裝置，對(duì)帶有相對(duì)較弱剩磁的構(gòu)件部分或整體實(shí)施探測(cè)，通過對(duì)采集到的構(gòu)件不同部位剩磁信息差異判斷損傷。過飽和勵(lì)磁法實(shí)施時(shí)，由于傳感器必須在有較強(qiáng)大的外加磁場(chǎng)激勵(lì)條件下工作，因此信號(hào)采集局限性大、信噪比低且實(shí)用性差(I)相對(duì)較強(qiáng)的附加磁場(chǎng)(使被測(cè)構(gòu)件達(dá)到過飽和磁化強(qiáng)度的磁場(chǎng))的存在，導(dǎo)致傳感器基準(zhǔn)靈敏度鈍化，同時(shí)，鐵磁介質(zhì)(構(gòu)件金屬材料部分)中的各異磁場(chǎng)信息均被噪聲淹沒(強(qiáng)磁同化)，致使與構(gòu)件內(nèi)部各種變異退化、機(jī)械勞損等缺陷相映射的磁場(chǎng)信息根本無法有效采集，而安置于空氣介質(zhì)中(構(gòu)件實(shí)體外部近表面)的傳感器，只能采集到兩種導(dǎo)磁介質(zhì)(金屬介質(zhì)和空氣介質(zhì))界面附近的漏磁場(chǎng)信息；(2)由于被測(cè)構(gòu)件處于被過飽和磁化狀態(tài)，其實(shí)體表面無論是否發(fā)生傷損，在接近實(shí)體表面的空氣介質(zhì)中都不同程度的存在泄漏磁場(chǎng)(噪聲磁場(chǎng))信息，依賴所采集漏磁場(chǎng)信息的強(qiáng)弱判斷損傷，可靠性顯然很低。另外，空氣介質(zhì)與鐵磁金屬材料介質(zhì)的磁導(dǎo)率相差巨大(幾百甚至上千倍)，被測(cè)構(gòu)件的漏磁場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)在空氣介質(zhì)中急劇衰減，傳感器必須盡可能接近構(gòu)件實(shí)體表面才可獲得較真實(shí)原始信息，在實(shí)際工礦現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)幾乎無法保證探傷定量的可靠性。剩磁法在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，由于磁化和探測(cè)是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過程，經(jīng)磁化后帶有剩磁的構(gòu)件隨所處機(jī)器設(shè)備運(yùn)行時(shí)，會(huì)由于多種原因(諸如金屬構(gòu)件間的摩擦、碰撞和機(jī)械震動(dòng)等)導(dǎo)致其剩磁場(chǎng)均勻性受到破壞，而依賴于采集構(gòu)件剩磁場(chǎng)信息，并以構(gòu)件各部分剩磁場(chǎng)信息差異化判斷是否損傷，顯然抗干擾能力低，所得到的結(jié)果存在明顯的不確定性。社會(huì)生活和生產(chǎn)活動(dòng)中大量使用鐵磁性金屬構(gòu)件，迫切需要一種能夠與生產(chǎn)運(yùn)行同步完成的、實(shí)時(shí)探測(cè)構(gòu)件安全狀態(tài)的實(shí)用創(chuàng)新技術(shù)，而上述兩種方法都無法滿足構(gòu)件使用現(xiàn)實(shí)安全需求，無法有效解決使用中的鐵磁性金屬構(gòu)件的安全性問題。由此可見，上述現(xiàn)有的鐵磁性金屬構(gòu)件探傷手段在方法與使用上，顯然仍存在有空白與缺陷，而亟待一種新技術(shù)的出現(xiàn)。為了解決現(xiàn)實(shí)存在的鐵磁性金屬構(gòu)件使用安全性探查問題，相關(guān)科技企業(yè)莫不費(fèi)盡心思來謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來一直未見適用的技術(shù)方法產(chǎn)生，而以現(xiàn)有方法生成的探傷裝置又沒有能力解決上述安全問題，此顯然是相關(guān)科技業(yè)者急欲解決的課題。因此，如何能創(chuàng)建一種新技術(shù)的自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，是當(dāng)前相關(guān)科技業(yè)界極需實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。有鑒于上述現(xiàn)有方法及其裝置存在的空白，本發(fā)明人基于從事此類技術(shù)研究、實(shí)驗(yàn)及其產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)建一種新技術(shù)方法的自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，能夠填補(bǔ)一般現(xiàn)有的技術(shù)方法空白，使其更具有實(shí)用性、有效性和創(chuàng)新性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計(jì)，并經(jīng)過反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后， 終于創(chuàng)設(shè)出確具創(chuàng)新實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，能夠在自平衡模式下激勵(lì)磁場(chǎng)，確保磁敏感傳感器與自平衡激勵(lì)同步完成對(duì)構(gòu)件磁場(chǎng)矢量變化信息和磁聚集信息的高分辨采集。本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，包括兩個(gè)完全相同的磁體和一個(gè)軸向磁敏傳感器，兩個(gè)磁體以同極性端相對(duì)的方式，等間距的設(shè)置在軸向磁敏傳感器的軸向兩端，兩個(gè)磁體的軸線以及軸向磁敏傳感器的軸線，呈三軸線重合的狀態(tài)，所述的磁敏感傳感器為高導(dǎo)電率導(dǎo)線螺線管，該螺線管按同一繞向繞制，一端為輸入端、另一端為輸出端。所述的兩個(gè)磁體為材料、性狀、幾何尺寸及其物理性能表現(xiàn)完全一致的兩個(gè)永磁磁體。所述的兩個(gè)磁體為物理性能表現(xiàn)完全一致的兩個(gè)電磁磁體。所述兩個(gè)磁體同極性端的距離使軸向磁敏感傳感器軸線中心的磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量合為零或?yàn)槌?shù)C。所述軸向磁敏感傳感器與其兩端的磁體構(gòu)成自平衡激勵(lì)磁場(chǎng)狀態(tài)，軸向磁敏感傳感器輸出端信號(hào)為基準(zhǔn)零或常數(shù)C。本實(shí)用新型提出的一種自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，該自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置為空間對(duì)稱等強(qiáng)磁體激勵(lì)感應(yīng)模型，由成對(duì)等強(qiáng)永磁體或等磁效電磁螺線管線圈與軸向磁敏感傳感器，以空間軸線重合且磁體相對(duì)軸向磁敏感傳感器兩端位置對(duì)稱的方式組成，每對(duì)等強(qiáng)永磁體或等磁效電磁螺線管線圈同極性相對(duì)相隔適當(dāng)距離安置，其相向兩磁體中間放置軸向磁敏感傳感器，該軸向磁敏感傳感器軸線與兩磁體軸線呈三軸線軸向重合空間位置狀態(tài)。該自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置獲得了空間自平衡磁激勵(lì)模式，可有效完成對(duì)磁場(chǎng)矢量變化信息和磁聚集信息的高分辨采集。前述的自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，其中所述的成對(duì)等強(qiáng)磁體，為材料、性狀、幾何尺寸及其物理性能表現(xiàn)完全一致的兩個(gè)永磁磁體或電磁磁體。前述的自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，其中所述的成對(duì)等強(qiáng)磁體，為通過電參數(shù)調(diào)制達(dá)到其物理性能表現(xiàn)完全一致的兩個(gè)電磁磁體。前述的自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，其中所述的成對(duì)電磁磁體，可共電源、共輸入端電流輸入。前述的自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，其中所述的成對(duì)電磁磁體，可共電源但分別從各自獨(dú)立的輸入端輸入電流。前述的自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，其中所述的成對(duì)電磁磁體，依據(jù)磁敏感傳感器的信息反饋，由嵌入式程序軟件自動(dòng)調(diào)制為自平衡狀態(tài)并邏輯鎖定。前述的自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，其中所述的磁敏感傳感器，輸入端輸入調(diào)頻電量，輸出端輸出電壓或電流信號(hào)。前述的自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，其中所述的磁敏感傳感器，輸出端輸出的電壓或電流信號(hào)同時(shí)接入反饋調(diào)制電路。前述的自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，可以單一使用亦可以空間對(duì)稱組合使用。本實(shí)用新型的有益效果是自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，獲得了與磁敏感傳感器高分辨采集同步的自平衡磁或電磁激勵(lì)模式，能夠有效對(duì)鐵磁性金屬構(gòu)件，因性能退化或機(jī)械損傷所映射的磁場(chǎng)矢量變化信息和磁聚集信息進(jìn)行高分辨采集。

圖I是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置；圖2是本實(shí)用新型另一較佳實(shí)施例的自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置。圖中標(biāo)記I、軸向磁敏傳感器，2、磁體。
具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定實(shí)用新型目的所采取的技術(shù)手段及功效，
以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本實(shí)用新型提出的自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。有關(guān)本實(shí)用新型的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖式的較佳實(shí)施例詳細(xì)說明中將可清楚的呈現(xiàn)。通過具體實(shí)施方式
方法的說明，當(dāng)可對(duì)本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效得以更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說明之用，并非用來對(duì)本實(shí)用新型加以限制。本實(shí)用新型的自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置采用兩個(gè)完全相同的磁體2和一個(gè)軸向磁敏傳感器I，利用兩個(gè)物理磁特性一致的等強(qiáng)永磁體或電磁體(高飽和鐵芯電磁繞組)，使同極性磁極軸向相向，分別對(duì)稱安置于軸向磁敏感傳感器I兩端等間距位置，且使兩個(gè)磁體2與軸向磁敏感傳感器I軸線重合，構(gòu)成空間對(duì)稱軸線重合模型。該永磁體以釹鐵硼材料制成正實(shí)體條柱形，磁極N/S于磁體正軸向兩端。該軸向磁敏感傳感器I以高導(dǎo)電率導(dǎo)線單旋向繞制成導(dǎo)電螺線管，單端輸入、單端輸出。軸向磁敏感傳感器I處于兩個(gè)磁體2疊加的磁場(chǎng)中，構(gòu)成自平衡激勵(lì)磁場(chǎng)狀態(tài)。參閱圖I所示，本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置。本實(shí)施例以兩個(gè)柱狀釹鐵硼永磁體10 mm X 20 mm)和一個(gè)導(dǎo)電螺線管(0 5 mm X 25 mm，200匝)，組成空間對(duì)稱軸線重合安置狀態(tài)，磁敏感傳感器輸入端輸入高頻振蕩，形成空間磁場(chǎng)信息自平衡磁激勵(lì)感應(yīng)接收體。[0028]參閱圖2所示，本實(shí)用新型另一較佳實(shí)施例的自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置。本實(shí)施例以兩個(gè)柱狀電磁體線圈(<2 8 mm X 36 mm , 4000匝，高磁飽和鐵芯)，組成空間對(duì)稱軸線重合安置狀態(tài)，電磁體線圈輸入輸出端接邏輯電路(DC5V/4096級(jí)連續(xù)可調(diào))，磁敏感傳感器輸入端輸入高頻振蕩，形成空間磁場(chǎng)信息自平衡磁激勵(lì)感應(yīng)接收體。該實(shí)施方式根據(jù)實(shí)際需要可以通過改變電磁參數(shù)形成不同量程的自平衡磁激勵(lì)感應(yīng)接收體，具有良好的工藝技術(shù)可持續(xù)拓展性。磁場(chǎng)屬空間物理場(chǎng)，是典型的能量場(chǎng)。在給定的磁場(chǎng)范圍內(nèi)，各物體材料介質(zhì)由于磁導(dǎo)率不同，所接受的磁場(chǎng)能量也不同(磁導(dǎo)率高的接受的多，反之則少)；同時(shí)，同一物體所接受的磁場(chǎng)能量，隨構(gòu)成該物體材料材質(zhì)的同一性、連續(xù)性不同，所接受的磁場(chǎng)能量的分布也不同(材質(zhì)的同一性、連續(xù)性優(yōu)良的能量分布均勻，反之則產(chǎn)生磁聚集)。因此，當(dāng)被測(cè)鐵磁性構(gòu)件處于給定磁場(chǎng)環(huán)境內(nèi)時(shí),如果構(gòu)件的材料發(fā)生了材質(zhì)變異(如銹腐蝕)性退化，
則其材質(zhì)的同一性被破壞，與之相映射的磁矢量信息發(fā)生變化；而當(dāng)構(gòu)件存在機(jī)械勞損或創(chuàng)傷，則將造成構(gòu)件材料的連續(xù)性阻斷，與之相映射的磁場(chǎng)分布狀態(tài)改變(磁場(chǎng)均勻性被破壞)導(dǎo)致磁聚集。自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，利用相同磁場(chǎng)自平衡磁激勵(lì)信息感應(yīng)機(jī)制，可有效完成對(duì)磁場(chǎng)矢量變化信息和磁聚集信息的高分辨采集。本實(shí)用新型自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置(下稱本裝置)，從能量分析上類似于天平工作原理。在鐵磁性金屬構(gòu)件未進(jìn)入本裝置感應(yīng)磁場(chǎng)時(shí)，本裝置處于磁場(chǎng)感應(yīng)自平衡狀態(tài)，感應(yīng)螺線管(磁敏感傳感器)輸出為零值(類似天平兩端無砝碼)或一不為零的常數(shù)值C (類似天平兩端放置等質(zhì)量砝碼)，即感應(yīng)螺線管軸向兩端感應(yīng)的磁場(chǎng)能量相等、方向相反，本裝置處于自平衡磁激勵(lì)感應(yīng)平衡狀態(tài)。當(dāng)鐵磁性金屬構(gòu)件沿平行于本裝置軸向進(jìn)入本裝置感應(yīng)磁場(chǎng)時(shí)，其進(jìn)入部分即被探測(cè)，如果構(gòu)件被探測(cè)部分是完好的(材質(zhì)無退化、無機(jī)械勞損和創(chuàng)傷)，則本裝置仍將保持平衡狀態(tài)；一旦構(gòu)件被探測(cè)部分存在非完好情況，本裝置立即發(fā)生失衡響應(yīng)現(xiàn)象，傳感器輸出端隨即輸出增量或減量信息；若鐵磁性金屬構(gòu)件全部連續(xù)經(jīng)過本裝置即視為被完整探測(cè)。本實(shí)用新型自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置可選擇組合式使用。所述“組合式”是指將各單一裝置在三維空間里對(duì)稱布置，形成對(duì)被測(cè)的鐵磁性金屬構(gòu)件周向的完整包容。本實(shí)用新型自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，為等強(qiáng)磁體空間對(duì)稱、極性相向，由兩個(gè)磁特性完全相同的永磁體或電磁體，與一個(gè)軸向磁敏感傳感器軸線重合，等距離相間隔以軸向展開方式組成，采用自平衡磁場(chǎng)激勵(lì)與磁探傷感應(yīng)同步，電信號(hào)反饋邏輯調(diào)制鎖定技術(shù)設(shè)計(jì)，能夠有效對(duì)鐵磁性金屬構(gòu)件，因性能退化或機(jī)械損傷所映射的磁場(chǎng)矢量變化信息和磁聚集信息進(jìn)行高分辨采集。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而，并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方法方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)方法內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方法方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方法實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方法方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，其特征在于包括兩個(gè)完全相同的磁體(2)和ー個(gè)軸向磁敏傳感器(I )，兩個(gè)磁體(2)以同極性端相対的方式，等間距的設(shè)置在軸向磁敏傳感器(I)的軸向兩端；兩個(gè)磁體(2)的軸線以及軸向磁敏傳感器(I)的軸線，呈三軸線重合的狀態(tài)；所述的軸向磁敏感傳感器(I)為高導(dǎo)電率導(dǎo)線螺線管，該螺線管按同一繞向繞制，一端為輸入端、另一端為輸出端。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，其特征在于所述的兩個(gè)磁體(2)為材料、性狀、幾何尺寸及其物理性能表現(xiàn)完全一致的兩個(gè)永磁磁體。
3.如權(quán)利要求I所述的ー種自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，其特征在于所述的兩個(gè)磁體(2)為物理性能表現(xiàn)完全一致的兩個(gè)電磁磁體。
4.如權(quán)利要求I一3任意一項(xiàng)所述的ー種自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，其特征在于所述兩個(gè)磁體(2)同極性端的距離使軸向磁敏感傳感器(I)軸線中心的磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量合為零或?yàn)槌?shù)C。
5.如權(quán)利要求I一3任意一項(xiàng)所述的ー種自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，其特征在于所述軸向磁敏感傳感器(I)與其兩端的磁體(2)構(gòu)成自平衡激勵(lì)磁場(chǎng)狀態(tài)，軸向磁敏感傳感器輸出端信號(hào)為基準(zhǔn)零或常數(shù)C。
專利摘要一種自平衡激勵(lì)法磁場(chǎng)信息感應(yīng)裝置，包括兩個(gè)完全相同的磁體和一個(gè)軸向磁敏傳感器，兩個(gè)磁體以同極性端相對(duì)的方式，等間距的設(shè)置在軸向磁敏傳感器的軸向兩端，兩個(gè)磁體的軸線以及軸向磁敏傳感器的軸線，呈三軸線重合的狀態(tài)，所述的磁敏感傳感器為高導(dǎo)電率導(dǎo)線螺線管，該螺線管按同一繞向繞制，一端為輸入端、另一端為輸出端。能夠有效對(duì)鐵磁性金屬構(gòu)件，因性能退化或機(jī)械損傷所映射的磁場(chǎng)矢量變化信息和磁聚集信息進(jìn)行高分辨采集。
文檔編號(hào)G01N27/83GK202421129SQ20112053059
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者劉峰, 華占文, 宋麗君, 楊曉序, 竇伯莉 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)泰斯特探傷技術(shù)有限公司