专利名称：多通道磁法探伤仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种探伤仪，尤其涉及一种多通道磁法探伤仪。
背景技术：
目前普遍使用的探伤仪主要为以下三种
I.超声探伤仪由发射电路，超声压电换能器，放大电路，示波管，时间电路等部件构成，具有较高的探伤灵敏度、成本低、灵活方便，对人体无害等优点；但是缺点是对工作表面要求平滑，检测时需要使用耦合剂，要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类，对缺陷没有直观性；超声波探伤适合于厚度较大的零件检验，这些缺点局限了被检测对象的范围， 也很难满足工件快速检测的要求。2.射线探伤仪主要用于探测机加工件内部有无缺陷(裂纹、砂眼、气孔、白点、夹杂等)，从而判定工件合格与否。它能检测出焊缝中存在的未焊透、气孔、夹渣等缺陷；能检测出铸件中存在的缩孔、夹渣、气孔、疏松、热裂等缺陷；能确定检出缺陷的平面投影位置和大小，以及缺陷的种类。但是射线探伤仪较难检测出锻件和型材中存在的缺陷；较难检测出焊缝中存在的细小裂纹和未熔合。3.涡流探伤仪涡流探伤仪常用于军工、航空、铁路、工矿企业野外或现场使用， 可广泛应用于各类有色金属、黑色金属管、棒、线、丝、型材的在线、离线探伤。对金属管、棒、 线、丝、型材的缺陷，如表面裂纹、暗缝、夹渣和开口裂纹等缺陷均具有较高的检测灵敏度。 影响涡流场的因素有很多，诸如探头线圈与被测材料的耦合程度，材料的形状和尺寸、电导率、导磁率、以及缺陷等等。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种多通道磁法探伤仪，该探伤仪能对材料损伤进行准确、直观化的无损检测及评估，且检测效率高。本发明是这样来实现的，它包括磁传感器阵列、数据采集处理电路、通讯接口、控制器、LCD显示器，其特征是磁传感器阵列通过测磁电缆连接数据采集处理电路，数据采集处理电路通过通信电缆连接通讯接口，通讯接口分别连接控制器和IXD显示器。所述磁传感器阵列由6只二分量磁传感器组成，传感器采用水密结构，内部由两个结构完全相同的单分量磁传感器相互垂直地安装在磁传感器支架上而构成。控制器机箱采用CAN总线和数据采集控制仪进行通信，CAN总线通信速率快、可传输距离较长、具有较强的抗干扰能力，系统CAN总线波特率为500Kbit/s。通信电缆采用专用的带屏蔽层的双绞线；测磁电缆使用七芯特软屏蔽电缆，用作二分量磁传感器与测磁机箱之间的电气连接。多通道磁法探伤仪系统的嵌入式软件主要集中在数据采集、IXD显示与通讯上。系统软件采用模块化、结构化设计，对各模块进行分开设计与调试，降低了系统出错的几率， 提高了软件开发效率，可进行二次开发，复用性好。
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本发明所具有的优点是通过磁导率的差异来反映材料缺陷，可检测各种金属及非金属材料的微小缺陷(如深度小于 50/ 的微裂纹、的微孔、^50/ob的夹杂物等);噪声不大于InT ;相对误差不大于2% ； 测量漏磁场分量具有12通道；每个通道漏磁场的Hp分量量程为-300000 300000nT ;传感器测量移动的基本误差为±1步长；扫描步长范围为2 20mm。
图I为本发明的原理方框图。图2是多通道磁法探伤仪单个探头内部结构示意图。图3是试件检测效果图。在图中，I、磁传感器阵列2、数据采集处理电路3、通讯接口 4、控制器5、IXD显示器。
具体实施例方式如图I所示，本发明是这样来实现的，它包括磁传感器阵列I、数据采集处理电路 2、通讯接口 3、控制器4、IXD显示器5，磁传感器阵列I通过测磁电缆连接数据采集处理电路2，数据采集处理电路2通过通信电缆连接通讯接口 3，通讯接口 3分别连接控制器4和 LCD显示器5。所述磁传感器阵列由6只二分量磁传感器组成，传感器采用水密结构，内部由两个结构完全相同的单分量磁传感器相互垂直地安装在磁传感器支架上而构成。该探头由6个磁通门传感器组成阵列形式，多传感器阵列的设计增加了一次检测的范围。磁通门传感器固定在一个带有轮子的小车上，传感器采集数据方式有两种，一种为按距离采集数据，小车内带有编码器确定小车的行进距离，进行距离的精确定位，当移动小车时，带动内部的编码器工作，停止移动小车，采集数据暂停，直到继续采集或者停止采集; 另一种为按照时间采集，通过人机界面设置的采样周期连续采集磁场信号。两种不同的采集方式满足了不同场合的需求。6个二分量磁通门组成的传感器阵列将采集到的信号通过测磁电缆传送到数据采集处理电路，经处理后通过通信电缆、通讯接口最终送到机箱与人机界面。如图2所示的多通道磁法探伤仪单个探头内部结构示意图，两个单分量磁传感器相互垂直地安装在磁传感器支架上构成I个磁通门传感器，能同时采集两个垂直方向的磁场数据，一个为水平磁场数据，一个为垂直磁场数据。通过激励信号控制磁场信号的采集。 6个传感器能同时工作，采集信号，且互不干扰。仪器通电后，首先初始化各个端口与模块，然后LPC2292根据键盘选择或者上位机指令，控制某一通道的磁通门传感器采集信号，晶振发出的信号一部分作用在分频器上， 获得相敏检波信号输出到磁通门电路，另一部分输出给放大器，产生激励信号使传感器工作，采集信号输出到磁通门电路，同时磁通门电路反馈到传感器。磁通门电路通过转换电路经过数字滤波、非线性补偿等处理后，结果送IXD显示器显示或者送上位机进行数据处理。采集到的原始数据由数据处理程序进行处理并成像。对原始数据进行低通滤波消噪处理，对消噪后的数据计算找出所有的极值点，只要出现极值点，就要进一步判断该点是否为缺陷引起的数据异常，采用自相关函数进行识别，如为异常点，则按照
B =ix(I)
进行数据还原近似真实值，根据磁导率的差异，我们可以得到求磁导率的公式，如下 H -(2)
<Γ片=1—芦T(3)
当一/ * 1 时，
U0(I-ZiT)(4)
及ο —及
…(5)
上述公式中，μ为磁导率；τ为试件的厚度；η为有缺陷时的磁场强择b无缺陷时
的磁场强度；B为检测工件时的磁感应强度Atl为空载时的磁感应强度。根据上述公式，可求出整个试件的磁导率。消除杂波，最后对所得到的数据进行磁导率等值线成像。自相关函数(ACF)，构成时间序列的每个序列值JI1，\-1，···，fc之间的简单相关系数称为
自相关。自相关程度由自相关系数4度量，表示时间序列中相隔k期的观测值之间的相关程度。
w—Sr__
Σ xKxt+i χ)
Σ (A ^)2其中，n是样本量，k为滞后期，i代表样本数据的算术平均值。自相关系数rk的取值范围[_1，1]，并且|rk|越接近1，自相关程度就越高。为了在图像显示直观，取Rk=I-IrkI作为特征显示。在检测缺陷时，根据相似性函数估计在85% 的准确度的范围内，Rk超过O. 15的部分并且峰值变化超过50nT的区域则认为是缺陷导致的磁异常区域。软件操作界面将测磁与实时控制技术紧密集合，它主要由三大功能块组成磁场测量的控制与信号接收、信号的分析与处理、结果的表达与输出，这些功能块全部以软件来实现。这样就给测磁仪器注入了强大的活力，摆脱了传统仪器独立使用、手动操作的模式。 软件界面置检测参数，如数据采集方式、采样周期、距离间隔等，还能实时查看当前位置的磁场数值和磁场曲线，保存为需要的文件格式进行数据处理。图3为试件检测效果图。试件为招合金板,厚度为12mm,长度为180mm。在试件 113m-127mm处存在一缺陷，在图上直观的反映出缺陷的位置。将测磁通道板与MCU板安插在背板上，将220V/50HZ交流电源连接到机箱后面板， 开启机箱面板上的“电源”开关，运行指示灯亮。多通道磁法探伤仪系统上电后，初始化各个端口与模块，然后LPC2292根据键盘或者上位机指令，利用控制中心软件连接仪器，匀速在材料表面沿直线移动传感器，实时的测量材料表面在地磁场下的磁场强度和衰减量的变化。经过数字滤波、非线性补偿等处理后，结果送IXD显示器显示或者送上位机进行处理。 对材料内部损伤进行定性检测及定量评估，其检测结果以图像的方式表现材料检测处的损伤情况。
权利要求
1.一种多通道磁法探伤仪，它包括磁传感器阵列、数据采集处理电路、通讯接口、控制器、LCD显示器，其特征是磁传感器阵列通过测磁电缆连接数据采集处理电路，数据采集处理电路通过通信电缆连接通讯接口，通讯接口分别连接控制器和IXD显示器。
2.根据权利要求I所述的多通道磁法探伤仪，其特征是所述磁传感器阵列由6只二分量磁传感器组成，传感器采用水密结构，内部由两个结构完全相同的单分量磁传感器相互垂直地安装在磁传感器支架上而构成。
全文摘要
一种多通道磁法探伤仪，它包括磁传感器阵列、数据采集处理电路、通讯接口、控制器、LCD显示器,其特征是磁传感器阵列通过测磁电缆连接数据采集处理电路，数据采集处理电路通过通信电缆连接通讯接口，通讯接口分别连接控制器和LCD显示器。本发明所具有的优点是通过磁导率的差异来反映材料缺陷，可检测各种金属及非金属材料的微小缺陷(如深度小于的微裂纹、的微孔、的夹杂物等)；噪声不大于1nT；相对误差不大于2%；测量漏磁场分量具有12通道；每个通道漏磁场的Hp分量量程为-300000～300000nT；传感器测量移动的基本误差为±1步长；扫描步长范围为2～20mm。
文档编号G01N27/83GK102590327SQ20121001159
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者于润桥, 徐伟津, 李浪, 邓贤远, 邹恒财, 陈颖 申请人:南昌航空大学