共源雙頻勵(lì)磁式多功能微磁信號(hào)同步檢測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】共源雙頻勵(lì)磁式多功能微磁信號(hào)同步檢測(cè)方法屬于微磁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)對(duì)5類(lèi)典型微磁檢測(cè)參量的同步獲取，大幅提高檢測(cè)效率。標(biāo)準(zhǔn)微磁探頭包括由磁芯與激勵(lì)線(xiàn)圈構(gòu)成的勵(lì)磁磁路，繞制于磁芯的感應(yīng)線(xiàn)圈、用于檢測(cè)被測(cè)鐵磁構(gòu)件表面切向磁場(chǎng)變化的霍爾元件與巴克豪森噪聲檢測(cè)線(xiàn)圈。采用幅值比匹配的低頻(小于100Hz)與高頻(大于1kHz)的正弦波疊加信號(hào)作為勵(lì)磁信號(hào)，通入標(biāo)準(zhǔn)微磁探頭的勵(lì)磁線(xiàn)圈對(duì)被測(cè)鐵磁構(gòu)件進(jìn)行磁化。感應(yīng)線(xiàn)圈、霍爾元件與巴克豪森噪聲檢測(cè)線(xiàn)圈分別同步拾取磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)變信號(hào)、切向磁場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)與巴克豪森噪聲檢測(cè)信號(hào)3種特征信號(hào)，實(shí)現(xiàn)磁滯回線(xiàn)、切向磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)變信號(hào)、巴克豪森噪聲、渦流阻抗與增量磁導(dǎo)率快速檢測(cè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
共源雙頻勵(lì)磁式多功能微磁信號(hào)同步檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及共源雙頻勵(lì)磁式多功能微磁信號(hào)同步檢測(cè)方法，屬于微磁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]勵(lì)磁信號(hào)的優(yōu)化選取是材料與結(jié)構(gòu)部件力學(xué)性能微磁測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003]已經(jīng)發(fā)表或者公開(kāi)的研究成果中，針對(duì)不同的微磁信號(hào)(巴克豪森噪聲、磁滯回線(xiàn)、切向磁場(chǎng)強(qiáng)度、渦流等)檢測(cè)，常采用不同的勵(lì)磁信號(hào)進(jìn)行分步激勵(lì)完成，不僅耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)且分步測(cè)試時(shí)材料的磁化狀態(tài)并不完全一致，各類(lèi)信號(hào)反映的“源”(材料狀態(tài))不相同。因此，勵(lì)磁信號(hào)的優(yōu)化選取對(duì)儀器的檢測(cè)效率以及測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性來(lái)說(shuō)有著極其重要的意義。發(fā)明一種能夠?qū)崿F(xiàn)單次勵(lì)磁、多種磁學(xué)參量同步測(cè)量的方法是迫切需要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提出一種雙頻勵(lì)磁方法，在同一磁路勵(lì)磁作用下同步進(jìn)行多功能微磁信號(hào)檢測(cè)，確保測(cè)試信號(hào)“共源”，實(shí)現(xiàn)單次勵(lì)磁、多種磁學(xué)參量同步測(cè)量，顯著提升儀器的檢測(cè)效率。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0006]共源雙頻勵(lì)磁式多功能微磁信號(hào)同步檢測(cè)方法，是利用幅值比匹配的低頻(小于100Hz)與高頻(大于IkHz)的正弦波(如圖2)疊加信號(hào)作為勵(lì)磁信號(hào)(如圖3)，通入標(biāo)準(zhǔn)微磁探頭的勵(lì)磁線(xiàn)圈3對(duì)被測(cè)鐵磁構(gòu)件I進(jìn)行磁化，繞制于U型磁芯2的感應(yīng)線(xiàn)圈4、置于被測(cè)鐵磁構(gòu)件I表面的霍爾元件5與巴克豪森噪聲檢測(cè)線(xiàn)圈6分別同步拾取磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)變信號(hào)、切向磁場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)與巴克豪森噪聲檢測(cè)信號(hào)3種不同的特征信號(hào)，實(shí)現(xiàn)磁滯回線(xiàn)、切向磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)變信號(hào)、巴克豪森噪聲、渦流阻抗與增量磁導(dǎo)率等5類(lèi)微磁參量的快速檢測(cè)，其中3種信號(hào)的處理過(guò)程包括:
[0007](I)霍爾元件接收的切向磁場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波(如截止頻率500Hz)后，換算得到的切向磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)變信號(hào)作為磁滯回線(xiàn)的橫坐標(biāo)，感應(yīng)線(xiàn)圈輸出的磁感應(yīng)強(qiáng)度檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字積分后作為縱坐標(biāo)，可繪制出磁滯回線(xiàn)；
[0008](2)巴克豪森噪聲檢測(cè)線(xiàn)圈接收的巴克豪森噪聲檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)高通濾波后得到巴克豪森噪聲，以巴克豪森噪聲的均方根值統(tǒng)計(jì)結(jié)果作為縱坐標(biāo)，切向磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)變信號(hào)作為橫坐標(biāo)，可得到表征巴克豪森噪聲幅值隨切向磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的曲線(xiàn)；
[0009](3)霍爾元件接收的切向磁場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)高通濾波(如截止頻率500Hz)后得到渦流信號(hào)，經(jīng)解調(diào)后得到渦流阻抗虛部隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)，以切向磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)變信號(hào)作為橫坐標(biāo)，將渦流阻抗虛部的時(shí)變曲線(xiàn)作為縱坐標(biāo)，可得到增量磁導(dǎo)率變化曲線(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1檢測(cè)裝置及信號(hào)分析流程圖；[0011 ]圖中:I為被測(cè)鐵磁構(gòu)件，2為U型磁芯，3為勵(lì)磁線(xiàn)圈，4為感應(yīng)線(xiàn)圈，5為霍爾元件，6為巴克豪森噪聲檢測(cè)線(xiàn)圈。
[0012]圖2置加如尚、低頻勵(lì)磁{目號(hào)波形；
[0013]圖3雙頻勵(lì)磁信號(hào)波形；
[0014]圖4切向磁場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)波形；
[0015]圖5切向磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)變信號(hào)波形；
[0016]圖6渦流信號(hào)及其阻抗解調(diào)結(jié)果；
[0017]圖7增量磁導(dǎo)率曲線(xiàn)；
[0018]圖8磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)變信號(hào)波形；
[0019]圖9數(shù)字積分后的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)變信號(hào)波形；
[0020]圖10磁滯回線(xiàn)；
[0021]圖11巴克豪森噪聲檢測(cè)線(xiàn)圈輸出信號(hào)波形；
[0022]圖12巴克豪森噪聲波形；
[0023]圖13巴克豪森噪聲均方根值變化曲線(xiàn)；
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，且以下實(shí)施例只是描述性的不是限定性的，不能以此來(lái)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0025]首先，利用雙頻勵(lì)磁信號(hào)(如圖3)通入標(biāo)準(zhǔn)微磁探頭的勵(lì)磁線(xiàn)圈3對(duì)被測(cè)鐵磁構(gòu)件I進(jìn)行磁化，繞制于U型磁芯2的感應(yīng)線(xiàn)圈4、置于被測(cè)鐵磁構(gòu)件I表面的霍爾元件5與巴克豪森噪聲檢測(cè)線(xiàn)圈6分別同步拾取磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)變信號(hào)(如圖8)、切向磁場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)(如圖4)、巴克豪森噪聲檢測(cè)信號(hào)(如圖11)。其次，按照?qǐng)D1中對(duì)信號(hào)的處理方法，可得到切向磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)變信號(hào)(如圖5)、渦流信號(hào)及其阻抗解調(diào)結(jié)果(如圖6)、磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)變信號(hào)(如圖8)、數(shù)字積分后的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)變信號(hào)(如圖9)、巴克豪森噪聲(如圖12)。最終，按照?qǐng)D1中信號(hào)的組合方式，可得到磁滯回線(xiàn)(如圖10)、增量磁導(dǎo)率曲線(xiàn)(如圖7)、巴克豪森噪聲均方根值變化曲線(xiàn)(如圖13)。
[0026]這與理論分析得到的結(jié)果基本一致，說(shuō)明可以通過(guò)單次勵(lì)磁，實(shí)現(xiàn)磁滯回線(xiàn)、切向磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)變信號(hào)、巴克豪森噪聲、渦流阻抗與增量磁導(dǎo)率等5類(lèi)微磁參量的快速檢測(cè)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.共源雙頻勵(lì)磁式多功能微磁信號(hào)同步檢測(cè)方法，其特征在于，利用幅值比匹配的小于10Hz與大于IkHz的正弦波疊加信號(hào)作為勵(lì)磁信號(hào)，通入標(biāo)準(zhǔn)微磁探頭的勵(lì)磁線(xiàn)圈對(duì)被測(cè)鐵磁構(gòu)件進(jìn)行磁化，繞制于磁芯的感應(yīng)線(xiàn)圈、置于已磁化試件表面的霍爾元件與巴克豪森噪聲檢測(cè)線(xiàn)圈分別同步拾取3種不同的特征信號(hào)，實(shí)現(xiàn)磁滯回線(xiàn)、切向磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)變信號(hào)、巴克豪森噪聲、渦流阻抗與增量磁導(dǎo)率等5類(lèi)微磁參量的快速檢測(cè)，其中3種信號(hào)的處理過(guò)程包括: (1)霍爾元件接收的切向磁場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波后換算得到的切向磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)變信號(hào)作為磁滯回線(xiàn)的橫坐標(biāo)，感應(yīng)線(xiàn)圈輸出的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)變信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字積分后作為縱坐標(biāo)，繪制出磁滯回線(xiàn)； (2)巴克豪森噪聲檢測(cè)線(xiàn)圈接收的巴克豪森噪聲檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)高通濾波后得到巴克豪森噪聲，以巴克豪森噪聲的均方根值統(tǒng)計(jì)結(jié)果作為縱坐標(biāo)，切向磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)變信號(hào)作為橫坐標(biāo)，得到表征巴克豪森噪聲幅值隨切向磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的曲線(xiàn)； (3)霍爾元件接收的切向磁場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)高通濾波后得到渦流信號(hào)，經(jīng)解調(diào)后得到渦流阻抗虛部隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)，以切向磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)變信號(hào)作為橫坐標(biāo)，將渦流阻抗虛部的時(shí)變曲線(xiàn)作為縱坐標(biāo)，得到增量磁導(dǎo)率變化曲線(xiàn)。
【文檔編號(hào)】G01R33/12GK105911489SQ201610218421
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月10日
【發(fā)明人】何存富, 閆杰, 劉秀成, 吳斌
【申請(qǐng)人】北京工業(yè)大學(xué)