一种基于霍尔传感器阵列的电磁探伤方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种无损检测系统，具体地说涉及一种基于霍尔传感器阵列的电磁探 伤方法及系统。
【背景技术】
[0002] 磁粉探伤作为一种成熟的无损检测手段，在国内外各个领域都得到广泛应用，磁 粉探伤的基本原理是：利用铁磁性材料的导磁率远大于非铁磁材料的导磁率，根据工件被 磁化后的磁通密度P=UH来分析，在工件的单位面积上穿过B根磁力线，而在缺陷区域的 单位面积上不能容许B根磁力线通过，就迫使一部分磁力线挤到缺陷下面的材料里，其它 磁力线不得不被迫逸出工件表面以外出形成漏磁，磁粉将被这样所引起的漏磁所吸引，进 而实现磁粉探伤。
[0003] 从固定式、移动式到便携式，从自动、全自动到专用设备，从单向磁化到多向磁 化，设备己系列化和商品化。国外先进的大型探测装置虽然探测效果好，但价格昂贵，很 多时候并不适合在国内的推广。而国内在磁粉检测技术产业方向相对落后，市场上的电磁 探伤仪往往只能对缺陷深度不大，方向单一的工件进行检测，对一些大面积，缺陷深度和 方向未知的工件检测效果不明显。
[0004] 交叉磁化法的原理是在磁粉检测中只有缺陷的取向与磁力线方向垂直或者存在 较大的夹角时，才能有利地形成漏磁场，进而有效地吸附磁粉形成磁痕。交叉磁化法一次可 以同时检查不同取向的缺陷，保障检测的可靠性并大大提高检测效率。国内外工业探伤使 用的便携式交叉磁轭或者说是旋转磁场磁粉探伤机正式基于这种原理。交叉磁轭或者说 是旋转磁场由两组线圈构成，因而需要供给两组电源，供给信号一般采用36V/10A，工作 频率固定50HZ的交流信号。当多个磁场同时对工件进行多方向磁化时，对工件作用的磁场 应是各磁场的矢量和，即合成磁场为各个磁场矢量的叠加。
[0005] 在实际的探伤工作中，尤其是现场进行的磁粉检测，很多的场合，例如：野外、高 空、容器内部、压力管道在线检测，~220V的交流电无法送达或出于安全考虑不允许进入。 并且由于采用的是~220V的交流供电，检测的部位往往是分布广泛，每个部位检测都需要 把~220V的交流电源配送到位，否则无法检测。磁粉检测速度很快，但是，电源的配送需要 很长时间，有些位置，如高空、容器内部，电源的配送还很困难，离开~220V的交流电源，寸 步难行，这样大大减低了工作效率。从事现场检测的人员一般深有体会，磁粉探伤检测的时 间往往远低于电源的配送时间。并且采用~220V交流供电，也相对较为危险。
[0006] 另一方面，目前磁粉检测是以磁粉作为显示介质对缺陷进行观察。根据磁化时施 加的磁粉介质的种类，该检测方法被分为湿法和干法。磁粉悬浮在油、水或其他液体介质中 使用称为湿法检测。它是在检测过程中，将磁悬液均匀分布在工件表面上，利用载液的流动 和漏磁场对磁粉的吸引显示出缺陷的形状和大小。干法又称干粉法在一些特殊场合下不能 采用湿法进行检测时而采用特制的干磁粉按程序直接施加在磁化的工件上，工件的缺陷处 即显示出磁痕，干法检测多用于大型铸锻件毛坯及大型结构件。这两种方法对检测件的表 面光滑度要求较高，对实施检测人员的技术和经验要求较高，并且检测范围小，速度慢。而 无论是干法还是湿法用于检测的磁粉会由于自身剩磁的因素而被吸附在已被检测工件的 表面不容易被清除，可能影响工件的使用，对于要多次探测的工件表面形成遗留的微磁痕 也会影响磁粉探伤的性能。另一方面这种探伤方式每次使用都会消耗一定量的磁粉和载 液，这造成了巨大的浪费，而残留的磁粉和载液又会造成污染。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种基于霍尔传感器阵列的电磁探伤方法及系统，使系统 在克服磁粉探伤磁粉残留和磁粉、载液浪费的同时，还具有安全性、检测灵敏度、检测范围 等方面的优点。
[0008] 为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的： 一种基于霍尔传感器阵列的电磁探伤方法，包括以下步骤： 501 :全桥逆变器将输入的直流电逆变为频率可控的交流电，并在每个单位充磁周期内 提供给交叉磁轭不少于两个不同频率的交流电流； 502 :交叉磁轭在单位充磁周期内输出两组电流，产生不同方向的磁场； 503 :霍尔传感器阵列检测交叉磁轭在被测工件表面磁场的磁场强度； 504 :数据采集模块采集霍尔传感器阵列检测到的磁场强度，并进行A/D转换； 505 :数据处理模块分析来自数据采集模块的数据判断是否存在漏磁情况，并计算出缺 陷形态； 506 :数据显示模块显示来自数据处理模块的分析结果。
[0009] 所述霍尔传感器阵列由至少一个霍尔传感器单元组成，每个霍尔传感器单元包含 四个霍尔传感器，该单元中的四个霍尔传感器方向为朝向均分平面的四条相交于一点的直 线所指向的8个方向，在交叉磁轭形成的磁场中的N或者S的方向上，设置包含这8个方向 的霍尔传感器单元。
[0010] 所述霍尔传感器单元指向的8个方向形成的平面与交叉磁轭的磁场方向垂直。
[0011] 所述全桥逆变器提供的交变电流频率不大于50HZ。
[0012] 所述单位充磁周期和所述全桥逆变器提供的不同频率分别为3秒和5个频率： 5HZ、IOHZ、20HZ、40HZ、50HZ。
[0013] 一种基于霍尔传感器阵列的电磁探伤系统，包括磁场产生装置和磁场检测装置， 磁场检测装置检测磁场产生装置在工件上产生的漏磁场强度。
[0014] 所述的磁场产生装置，它包括全桥逆变器以及与全桥逆变器相连接的交叉磁轭， 其中，全桥逆变器将直流电逆变为频率可控的交流电，为交叉磁轭提供不同频率的交流电 流；交叉磁轭位于被测工件的周围，并在单位充磁周期内输出两组电流，产生不同方向的磁 场； 所述磁场检测装置中设有检测漏磁场强度的霍尔传感器阵列，霍尔传感器阵列检测交 叉磁轭在被测工件表面磁场的漏磁场强度；数据采集模块采集霍尔传感器阵列输出的漏磁 场强度，数据处理模块对采集到的漏磁场强度进行分析，并将分析结果通过数据显示模块 显示出来。
[0015] 所述磁场产生装置还包括电源检测模块、主控芯片、控制按键、电池组和充电接 口，充电接口连接到电池组和全桥逆变器，电池组连接到电源检测模块和全桥逆变器，主控 芯片连接到全桥逆变器，全桥逆变器连接到交叉磁轭，控制按键连接到主控芯片。
[0016] 所述霍尔传感器阵列由至少一个霍尔传感器单元组成，每个霍尔传感器单元包含 四个霍尔传感器，该单元中的四个霍尔传感器方向为朝向均分平面的四条相交于一点的直 线所指的8个方向，在交叉磁轭形成的磁场中的N或者S的方向上，设置包含这8个方向的 霍尔传感器单元。
[0017] 所述霍尔传感器单元指向的8个方向形成的平面与交叉磁轭的磁场方向垂直。
[0018] 所述全桥逆变器提供的交变电流频率不大于50HZ。
[0019] 本发明与现有技术相比，具有以下优点： 1、使用霍尔传感器阵列测量元件周围的漏磁场强度，以代替使用磁粉覆盖元件被探测 部位，可以避免使用磁粉时在元件表面形成的残留造成的探伤性能的降低，也可以避免磁 粉和载液造成的浪费和污染。
[0020] 2、本发明使用直流电源，再通过全桥逆变器转变为交流电，克服了在磁粉探伤过 程中使用高压交流电源造成的危险，提高了安全性。
[0021] 3、本发明利用全桥逆变器转换的频率可控的交流电，在单位充磁时间内，提供给 探伤探头连续的不同频率进行磁化，大大提高缺陷的检出率，扩大检出范围，提高检测工作 效率，例如利用本发明优选的5个连续不同频率的交流电流磁化，既可以检测表面及近表 面的缺陷，又可以检测出深达5_的深埋缺陷，克服了交流电检测工件表面和近表面的缺 陷时，只能检测近表面Imm的缺陷；同时克服了单靠一种频率很难达到对工件进行一次充 磁的时间内同时检测表面和深埋缺陷的不足。
[0022] 4、利用霍尔传感器阵列组成的磁场检测装置代替磁粉显示探伤结果，全桥逆变器 产生的电流无需太大并且无需采取旋转磁场的方式便可以进行磁化，既保留了测试准确 度，同时增加了检测装置的应用范围和检测速度，又节省能量延长了电池工作时间。
【附图说明】
[0023] 图1是交叉磁轭结构示意图。
[0024] 图2为给交叉磁轭两组线圈提供的电流图。
[0025] 图3为交叉磁轭两