一種鋼帶殘余應(yīng)力無損檢測用的多磁極微磁傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋼帶殘余應(yīng)力無損檢測用的多磁極微磁傳感器，屬于機械性能測試領(lǐng)域。采用三個或四個磁極在檢測平面內(nèi)分別構(gòu)成正三角形或正方形，通過控制繞制在各個磁極上的勵磁線圈的通斷方式，實現(xiàn)對被測鋼帶不同方向的磁化，檢測線圈位于多個磁極構(gòu)成的正三角形或正方形幾何對稱中心，以拾取鋼帶磁化過程中產(chǎn)生的巴克豪森噪聲信號。依據(jù)預(yù)先標(biāo)定的鋼帶拉、壓應(yīng)力與巴克豪森噪聲信號的關(guān)系曲線或方程，確定出鋼帶在不同磁化方向的應(yīng)力，進而計算出被測鋼帶內(nèi)殘余應(yīng)力的主應(yīng)力大小及方向。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，利用此兩種傳感器功能都可對鋼帶殘余應(yīng)力的主應(yīng)力大小和方向進行檢測。
【專利說明】
一種鋼帶殘余應(yīng)力無損檢測用的多磁極微磁傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明為一種鋼帶殘余應(yīng)力無損檢測用的多磁極微磁傳感器，屬于機械性能測試領(lǐng)域，可適用于鋼帶殘余應(yīng)力的無損檢測。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼帶在乳制、熱處理等加工過程中易產(chǎn)生殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力對鋼帶的力學(xué)性能有較大的影響，以硅鋼為例，殘余是鋼帶的鐵損和矯頑力增加，磁導(dǎo)率降低，惡化鋼帶的電磁性能。由于鋼帶的厚度薄，現(xiàn)有的檢測方法偏差比較大。因此為了確保產(chǎn)品的綜合指標(biāo)，選擇合適的加工工藝，設(shè)計了一種鋼帶殘余應(yīng)力無損檢測用的多磁極微磁傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的為提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)鋼帶殘余應(yīng)力大小及方向無損檢測的多磁極微磁傳感器。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本方案采用如下技術(shù)方案:一種鋼帶殘余應(yīng)力無損檢測用的多磁極微磁傳感器，采用三個或四個磁極在檢測平面內(nèi)分別構(gòu)成正三角形或正方形，通過控制繞制在各個磁極上的勵磁線圈的通斷方式，實現(xiàn)對被測鋼帶(4)不同方向的磁化，檢測線圈位于多個磁極構(gòu)成的正三角形或正方形幾何對稱中心，以拾取鋼帶磁化過程中產(chǎn)生的巴克豪森噪聲信號。依據(jù)預(yù)先標(biāo)定的鋼帶拉、壓應(yīng)力與巴克豪森噪聲信號的關(guān)系曲線或方程，確定出鋼帶在不同磁化方向的應(yīng)力，進而計算出被測鋼帶(4)內(nèi)殘余應(yīng)力的主應(yīng)力大小及方向。為配合多磁極微磁傳感器(8)對被測鋼帶(4)殘余應(yīng)力的無損檢測，采用信號發(fā)生器、功率放大器構(gòu)成勵磁裝置，檢測線圈輸出的巴克豪森噪聲信號經(jīng)過前置放大器與帶通濾波器處理后被采集卡采集和存儲。被測鋼帶(4)由滾軸(3)帶動沿長度方向移動，多磁極微磁傳感器(8)固定安裝在滑塊(5)上，經(jīng)絲杠(2)轉(zhuǎn)動帶動滑塊(5)及多磁極微磁傳感器(8)沿被測鋼帶(4)寬度方向平移，實現(xiàn)對被測鋼帶(4)不同位置處的殘余應(yīng)力檢測，多磁極微磁傳感器(8)通過三磁極微磁傳感器底座(I 3)和四磁極微磁傳感器底座(17)與連接軸(7)連接的，因為相互之間不需要承受較大載荷，因此選用螺紋連接。對于三磁極微磁傳感器，三磁極微磁傳感器頂座(10)和三磁極微磁傳感器底座(13)與磁極a(ll)是過盈配合，保證緊密連接，線圈a (12)緊密纏繞在磁極a (11)表面。對于四磁極微磁傳感器，四磁極微磁傳感器頂座(14)和四磁極微磁傳感器底座(17)與磁極b(15)是過盈配合，保證緊密連接；線圈b
(16)緊密纏繞在磁極b (15)表面。
[0005]三磁極微磁傳感器能夠測量0°、60°、120°三個方向上的殘余應(yīng)力大小，其中三磁極微磁傳感器頂座(1)為非導(dǎo)磁材料，三磁極微磁傳感器底座(13)為導(dǎo)磁材料。首先固定微磁探頭在某一個測量位置，對第一磁極(11-1)的第一勵磁線圈(12-1)和第二磁極(11-2)的第二勵磁線圈(12-2)同時激勵，被測鋼帶在0°方向被磁化，感應(yīng)線圈(9)測得0°方向的巴克豪森噪聲信號。之后，對第二磁極(11-2)的第二勵磁線圈(12-2)和第三磁極(11-3)的第三勵磁線圈(12-3)同時激勵，被測鋼帶在60°方向被磁化，感應(yīng)線圈(9)測得60°方向的巴克豪森噪聲信號。然后，對第一磁極(11-1)的第一勵磁線圈(12-1)和第三磁極(11-3)的第三勵磁線圈(I 2-3)同時激勵，被測鋼帶在120°方向被磁化，感應(yīng)線圈(9)測得120°方向的巴克豪森噪聲信號。最后，依據(jù)預(yù)先標(biāo)定的鋼帶拉、壓應(yīng)力與巴克豪森噪聲信號的關(guān)系曲線或方程，確定出被測鋼帶(4)在不同磁化方向的應(yīng)力，進而計算出被測鋼帶(4)內(nèi)殘余應(yīng)力的主應(yīng)力大小及方向。
[0006]四磁極微磁傳感器能夠測量0°、45°、90°的殘余應(yīng)力大小，其中四磁極微磁傳感器頂座(14)為非導(dǎo)磁材料，四磁極微磁傳感器底座(17)為導(dǎo)磁材料。首先固定微磁探頭在在某一個測量位置，對第四磁極(15-1)的第四勵磁線圈(16-1)和第六磁極(15-3)的第六勵磁線圈(16-3)同時激勵，被測鋼帶在0°方向被磁化，感應(yīng)線圈(9)測得0°方向的巴克豪森噪聲信號。之后，對第五磁極(15-2)的第五勵磁線圈(16-2)和第七磁極(15-4)的第七勵磁線圈(16-4)同時激勵，被測鋼帶在90°方向被磁化，感應(yīng)線圈(9)測得90°方向的巴克豪森噪聲信號。然后，將第四磁極(15-1)和第五磁極(I 5-2)串聯(lián)，第六磁極(15-3)和第七磁極(15_4)串聯(lián)，對兩組磁極接入相反方向的勵磁信號，被測鋼帶在45°方向被磁化，感應(yīng)線圈(9)測得45°方向的巴克豪森噪聲信號。最后，依據(jù)預(yù)先標(biāo)定的鋼帶拉應(yīng)力、壓應(yīng)力與巴克豪森噪聲信號的關(guān)系曲線或方程，確定出被測鋼帶(4)在不同磁化方向的應(yīng)力，進而計算出被測鋼帶
(4)內(nèi)殘余應(yīng)力的主應(yīng)力大小及方向。
[0007]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，使得鋼帶多磁極微磁傳感器具有測量殘余應(yīng)力的主應(yīng)力方向和大小的雙功能，并且結(jié)構(gòu)簡單，利用此兩種傳感器功能都可對鋼帶殘余應(yīng)力的主應(yīng)力大小和方向進行檢測。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明整體安裝示意圖。
[0009]圖2為巴克豪森噪聲最大幅值與應(yīng)力的關(guān)系示意圖。
[0010]圖3為三磁極微磁傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011 ]圖4為四磁極微磁傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖5為三磁極微磁傳感器頂端磁場分布圖。
[0013]圖6為四磁極微磁傳感器頂端磁場分布圖。
[0014]圖中:1-測量支架，2-絲杠，3-滾軸，4-被測鋼帶，5-滑塊，6_電機，7_連接軸，8_多磁極微磁傳感器，9-感應(yīng)線圈，I O-三磁極微磁傳感器頂座，11-磁極a，12-線圈a，13-三磁極微磁傳感器底座，14-四磁極微磁傳感器頂座，15-磁極匕，16-線圈b，17-四磁極微磁傳感器底座。
【具體實施方式】
[0015]如圖1為鋼帶微磁測量方法的整體裝置示意圖。圖1中，將被測鋼帶(4)置于測量裝置上，滾軸(3)帶動被測鋼帶(4)以一定步長移動，電機(5)通過絲杠(2)帶動滑塊，經(jīng)由連接軸帶動多磁極微磁傳感器(8)移動到測量殘余應(yīng)力指定y位置。信號發(fā)生器產(chǎn)生勵磁信號，經(jīng)過功率放大器將勵磁信號施加在多磁極微磁傳感器(8)上，最終采集到的信號經(jīng)過采集卡輸入PC機進行運算，得到殘余應(yīng)力的主應(yīng)力大小和方向。
[0016]圖3為三磁極微磁傳感器結(jié)構(gòu)示意圖，三磁極微磁傳感器能夠測量0°、60°、120°三個方向上的殘余應(yīng)力大小，其中三磁極微磁傳感器頂座(1)為非導(dǎo)磁材料，三磁極微磁傳感器底座(13)為導(dǎo)磁材料。首先固定微磁探頭在某一個測量位置，對第一磁極(11-1)的第一勵磁線圈(12-1)和第二磁極(11-2)的第二勵磁線圈(12-2)同時激勵，被測鋼帶在0°方向被磁化，感應(yīng)線圈(9)測得0°方向的巴克豪森噪聲信號。之后，對第二磁極(11-2)的第二勵磁線圈(12-2)和第三磁極(I 1-3)的第三勵磁線圈(I 2-3)同時激勵，被測鋼帶在60°方向被磁化，感應(yīng)線圈(9)測得60°方向的巴克豪森噪聲信號。然后，對第一磁極(11-1)的第一勵磁線圈(12-1)和第三磁極(11-3)的第三勵磁線圈(12-3)同時激勵，被測鋼帶在120°方向被磁化，感應(yīng)線圈(9)測得120°方向的巴克豪森噪聲信號。最后，依據(jù)預(yù)先標(biāo)定的鋼帶拉、壓應(yīng)力與巴克豪森噪聲信號的關(guān)系曲線或方程，確定出被測鋼帶在不同磁化方向的應(yīng)力，進而計算出被測鋼帶內(nèi)殘余應(yīng)力的主應(yīng)力大小及方向。
[0017]圖4為四磁極微磁傳感器結(jié)構(gòu)示意圖，四磁極微磁傳感器能夠測量0°、45°、90°的殘余應(yīng)力大小，其中四磁極微磁傳感器頂座(14)為非導(dǎo)磁材料，四磁極微磁傳感器底座
(17)為導(dǎo)磁材料。首先固定微磁探頭在在某一個測量位置，對第四磁極(15-1)的第四勵磁線圈(16-1)和第六磁極(15-3)的第六勵磁線圈(16-3)同時激勵，被測鋼帶在0°方向被磁化，感應(yīng)線圈(9)測得0°方向的巴克豪森噪聲信號。之后，對第五磁極(15-2)的第五勵磁線圈(16-2)和第七磁極(15-4)的第七勵磁線圈(16-4)同時激勵，被測鋼帶在90°方向被磁化，感應(yīng)線圈(9)測得90°方向的巴克豪森噪聲信號。然后，將第四磁極(15-1)和第五磁極(15-
2)串聯(lián)，第六磁極(15-3)和第七磁極(15-4)串聯(lián)，對兩組磁極接入相反方向的勵磁信號，被測鋼帶在45°方向被磁化，感應(yīng)線圈(9)測得45°方向的巴克豪森噪聲信號。最后，依據(jù)預(yù)先標(biāo)定的鋼帶拉應(yīng)力、壓應(yīng)力與巴克豪森噪聲信號的關(guān)系曲線或方程，確定出鋼帶在不同磁化方向的應(yīng)力，進而計算出鋼帶內(nèi)殘余應(yīng)力的主應(yīng)力大小及方向。
[0018]利用測量系統(tǒng)對標(biāo)準(zhǔn)試件進行標(biāo)定，進而得到圖2的應(yīng)力和巴克豪森噪聲最大值的曲線，PC機將采集到的被測鋼帶(4)巴克豪森噪聲信號的最大值和曲線進行比對，得到準(zhǔn)確的殘余應(yīng)力的值。
【主權(quán)項】
1.一種鋼帶殘余應(yīng)力無損檢測用的多磁極微磁傳感器，其特征在于:采用三個或四個磁極在檢測平面內(nèi)分別構(gòu)成正三角形或正方形，通過控制繞制在各個磁極上的勵磁線圈的通斷方式，實現(xiàn)對被測鋼帶(4)不同方向的磁化，檢測線圈位于多個磁極構(gòu)成的正三角形或正方形幾何對稱中心，以拾取鋼帶磁化過程中產(chǎn)生的巴克豪森噪聲信號； 依據(jù)預(yù)先標(biāo)定的鋼帶拉、壓應(yīng)力與巴克豪森噪聲信號的關(guān)系曲線或方程，確定出鋼帶在不同磁化方向的應(yīng)力，進而計算出被測鋼帶(4)內(nèi)殘余應(yīng)力的主應(yīng)力大小及方向； 為配合多磁極微磁傳感器(8)對被測鋼帶(4)殘余應(yīng)力的無損檢測，采用信號發(fā)生器、功率放大器構(gòu)成勵磁裝置，檢測線圈輸出的巴克豪森噪聲信號經(jīng)過前置放大器與帶通濾波器處理后被采集卡采集和存儲;被測鋼帶(4)由滾軸(3)帶動沿長度方向移動，多磁極微磁傳感器(8)固定安裝在滑塊(5)上，經(jīng)絲杠(2)轉(zhuǎn)動帶動滑塊(5)及多磁極微磁傳感器(8)沿被測鋼帶(4)寬度方向平移，實現(xiàn)對被測鋼帶(4)不同位置處的殘余應(yīng)力檢測，多磁極微磁傳感器(8)通過三磁極微磁傳感器底座(I 3)和四磁極微磁傳感器底座(17)與連接軸(7)連接的，因為相互之間不需要承受較大載荷，因此選用螺紋連接;對于三磁極微磁傳感器，三磁極微磁傳感器頂座(10)和三磁極微磁傳感器底座(13)與磁極a(ll)是過盈配合，保證緊密連接，線圈a (12)緊密纏繞在磁極a (11)表面;對于四磁極微磁傳感器，四磁極微磁傳感器頂座(14)和四磁極微磁傳感器底座(17)與磁極b(15)是過盈配合，保證緊密連接；線圈b(16)緊密纏繞在磁極b (15)表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼帶殘余應(yīng)力無損檢測用的多磁極微磁傳感器，其特征在于:三磁極微磁傳感器能夠測量0°、60°、120°三個方向上的殘余應(yīng)力大小，其中三磁極微磁傳感器頂座(10)為非導(dǎo)磁材料，三磁極微磁傳感器底座(13)為導(dǎo)磁材料;首先固定微磁探頭在某一個測量位置，對第一磁極(11-1)的第一勵磁線圈(12-1)和第二磁極(11-2)的第二勵磁線圈(12-2)同時激勵，被測鋼帶在0°方向被磁化，感應(yīng)線圈(9)測得0°方向的巴克豪森噪聲信號；之后，對第二磁極(11-2)的第二勵磁線圈(12-2)和第三磁極(11-3)的第三勵磁線圈(12-3)同時激勵，被測鋼帶在60°方向被磁化，感應(yīng)線圈(9)測得60°方向的巴克豪森噪聲信號；然后，對第一磁極(11-1)的第一勵磁線圈(12-1)和第三磁極(11-3)的第三勵磁線圈(12-3)同時激勵，被測鋼帶在120°方向被磁化，感應(yīng)線圈(9)測得120°方向的巴克豪森噪聲信號;最后，依據(jù)預(yù)先標(biāo)定的鋼帶拉、壓應(yīng)力與巴克豪森噪聲信號的關(guān)系曲線或方程，確定出被測鋼帶(4)在不同磁化方向的應(yīng)力，進而計算出被測鋼帶(4)內(nèi)殘余應(yīng)力的主應(yīng)力大小及方向。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼帶殘余應(yīng)力無損檢測用的多磁極微磁傳感器，其特征在于:四磁極微磁傳感器能夠測量0°、45°、90°的殘余應(yīng)力大小，其中四磁極微磁傳感器頂座(14)為非導(dǎo)磁材料，四磁極微磁傳感器底座(17)為導(dǎo)磁材料;首先固定微磁探頭在在某一個測量位置，對第四磁極(15-1)的第四勵磁線圈(16-1)和第六磁極(15-3)的第六勵磁線圈(16-3)同時激勵，被測鋼帶在0°方向被磁化，感應(yīng)線圈(9)測得0°方向的巴克豪森噪聲信號；之后，對第五磁極(15-2)的第五勵磁線圈(16-2)和第七磁極(15-4)的第七勵磁線圈(16-4)同時激勵，被測鋼帶在90°方向被磁化，感應(yīng)線圈(9)測得90°方向的巴克豪森噪聲信號;然后，將第四磁極(15-1)和第五磁極(I 5-2)串聯(lián)，第六磁極(15-3)和第七磁極(15_4)串聯(lián)，對兩組磁極接入相反方向的勵磁信號，被測鋼帶在45°方向被磁化，感應(yīng)線圈(9)測得45°方向的巴克豪森噪聲信號；最后，依據(jù)預(yù)先標(biāo)定的鋼帶拉應(yīng)力、壓應(yīng)力與巴克豪森噪聲信號的關(guān)系曲線或方程，確定出被測鋼帶(4)在不同磁化方向的應(yīng)力，進而計算出被測鋼帶(4)內(nèi)殘余應(yīng)力的主應(yīng)力大小及方向。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼帶殘余應(yīng)力無損檢測用的多磁極微磁傳感器，其特征在于:利用測量系統(tǒng)對標(biāo)準(zhǔn)試件進行標(biāo)定，進而得到應(yīng)力和巴克豪森噪聲最大值的曲線，PC機將采集到的被測鋼帶(4)巴克豪森噪聲信號的最大值和曲線進行比對，得到準(zhǔn)確的殘余應(yīng)力的值。
【文檔編號】G01L1/12GK106052922SQ201610350475
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】何存富, 吳東航, 劉秀成, 冉德強, 吳斌
【申請人】北京工業(yè)大學(xué)