共源双频励磁式多功能微磁信号同步检测方法
【专利摘要】共源双频励磁式多功能微磁信号同步检测方法属于微磁无损检测技术领域。本发明实现对5类典型微磁检测参量的同步获取，大幅提高检测效率。标准微磁探头包括由磁芯与激励线圈构成的励磁磁路，绕制于磁芯的感应线圈、用于检测被测铁磁构件表面切向磁场变化的霍尔元件与巴克豪森噪声检测线圈。采用幅值比匹配的低频(小于100Hz)与高频(大于1kHz)的正弦波叠加信号作为励磁信号，通入标准微磁探头的励磁线圈对被测铁磁构件进行磁化。感应线圈、霍尔元件与巴克豪森噪声检测线圈分别同步拾取磁感应强度时变信号、切向磁场检测信号与巴克豪森噪声检测信号3种特征信号，实现磁滞回线、切向磁场强度时变信号、巴克豪森噪声、涡流阻抗与增量磁导率快速检测。
【专利说明】
共源双频励磁式多功能微磁信号同步检测方法
技术领域
[0001]本发明涉及共源双频励磁式多功能微磁信号同步检测方法，属于微磁无损检测技术领域。
【背景技术】
[0002]励磁信号的优化选取是材料与结构部件力学性能微磁测量的关键技术之一。
[0003]已经发表或者公开的研究成果中，针对不同的微磁信号(巴克豪森噪声、磁滞回线、切向磁场强度、涡流等)检测，常采用不同的励磁信号进行分步激励完成，不仅耗费时间长且分步测试时材料的磁化状态并不完全一致，各类信号反映的“源”(材料状态)不相同。因此，励磁信号的优化选取对仪器的检测效率以及测试结果的准确性来说有着极其重要的意义。发明一种能够实现单次励磁、多种磁学参量同步测量的方法是迫切需要的。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提出一种双频励磁方法，在同一磁路励磁作用下同步进行多功能微磁信号检测，确保测试信号“共源”，实现单次励磁、多种磁学参量同步测量，显著提升仪器的检测效率。
[0005]为实现上述目的，本发明采取如下技术方案:
[0006]共源双频励磁式多功能微磁信号同步检测方法，是利用幅值比匹配的低频(小于100Hz)与高频(大于IkHz)的正弦波(如图2)叠加信号作为励磁信号(如图3)，通入标准微磁探头的励磁线圈3对被测铁磁构件I进行磁化，绕制于U型磁芯2的感应线圈4、置于被测铁磁构件I表面的霍尔元件5与巴克豪森噪声检测线圈6分别同步拾取磁感应强度时变信号、切向磁场检测信号与巴克豪森噪声检测信号3种不同的特征信号，实现磁滞回线、切向磁场强度时变信号、巴克豪森噪声、涡流阻抗与增量磁导率等5类微磁参量的快速检测，其中3种信号的处理过程包括:
[0007](I)霍尔元件接收的切向磁场检测信号经过低通滤波(如截止频率500Hz)后，换算得到的切向磁场强度时变信号作为磁滞回线的横坐标，感应线圈输出的磁感应强度检测信号经过数字积分后作为纵坐标，可绘制出磁滞回线；
[0008](2)巴克豪森噪声检测线圈接收的巴克豪森噪声检测信号经过高通滤波后得到巴克豪森噪声，以巴克豪森噪声的均方根值统计结果作为纵坐标，切向磁场强度时变信号作为横坐标，可得到表征巴克豪森噪声幅值随切向磁场强度变化的曲线；
[0009](3)霍尔元件接收的切向磁场检测信号经过高通滤波(如截止频率500Hz)后得到涡流信号，经解调后得到涡流阻抗虚部随时间的变化曲线，以切向磁场强度时变信号作为横坐标，将涡流阻抗虚部的时变曲线作为纵坐标，可得到增量磁导率变化曲线。
【附图说明】
[0010]图1检测装置及信号分析流程图；[0011 ]图中:I为被测铁磁构件，2为U型磁芯，3为励磁线圈，4为感应线圈，5为霍尔元件，6为巴克豪森噪声检测线圈。
[0012]图2置加如尚、低频励磁{目号波形；
[0013]图3双频励磁信号波形；
[0014]图4切向磁场检测信号波形；
[0015]图5切向磁场强度时变信号波形；
[0016]图6涡流信号及其阻抗解调结果；
[0017]图7增量磁导率曲线；
[0018]图8磁感应强度时变信号波形；
[0019]图9数字积分后的磁感应强度时变信号波形；
[0020]图10磁滞回线；
[0021]图11巴克豪森噪声检测线圈输出信号波形；
[0022]图12巴克豪森噪声波形；
[0023]图13巴克豪森噪声均方根值变化曲线；
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，且以下实施例只是描述性的不是限定性的，不能以此来限定本发明的保护范围。
[0025]首先，利用双频励磁信号(如图3)通入标准微磁探头的励磁线圈3对被测铁磁构件I进行磁化，绕制于U型磁芯2的感应线圈4、置于被测铁磁构件I表面的霍尔元件5与巴克豪森噪声检测线圈6分别同步拾取磁感应强度时变信号(如图8)、切向磁场检测信号(如图4)、巴克豪森噪声检测信号(如图11)。其次，按照图1中对信号的处理方法，可得到切向磁场强度时变信号(如图5)、涡流信号及其阻抗解调结果(如图6)、磁感应强度时变信号(如图8)、数字积分后的磁感应强度时变信号(如图9)、巴克豪森噪声(如图12)。最终，按照图1中信号的组合方式，可得到磁滞回线(如图10)、增量磁导率曲线(如图7)、巴克豪森噪声均方根值变化曲线(如图13)。
[0026]这与理论分析得到的结果基本一致，说明可以通过单次励磁，实现磁滞回线、切向磁场强度时变信号、巴克豪森噪声、涡流阻抗与增量磁导率等5类微磁参量的快速检测。
【主权项】
1.共源双频励磁式多功能微磁信号同步检测方法，其特征在于，利用幅值比匹配的小于10Hz与大于IkHz的正弦波叠加信号作为励磁信号，通入标准微磁探头的励磁线圈对被测铁磁构件进行磁化，绕制于磁芯的感应线圈、置于已磁化试件表面的霍尔元件与巴克豪森噪声检测线圈分别同步拾取3种不同的特征信号，实现磁滞回线、切向磁场强度时变信号、巴克豪森噪声、涡流阻抗与增量磁导率等5类微磁参量的快速检测，其中3种信号的处理过程包括: (1)霍尔元件接收的切向磁场检测信号经过低通滤波后换算得到的切向磁场强度时变信号作为磁滞回线的横坐标，感应线圈输出的磁感应强度时变信号经过数字积分后作为纵坐标，绘制出磁滞回线； (2)巴克豪森噪声检测线圈接收的巴克豪森噪声检测信号经过高通滤波后得到巴克豪森噪声，以巴克豪森噪声的均方根值统计结果作为纵坐标，切向磁场强度时变信号作为横坐标，得到表征巴克豪森噪声幅值随切向磁场强度变化的曲线； (3)霍尔元件接收的切向磁场检测信号经过高通滤波后得到涡流信号，经解调后得到涡流阻抗虚部随时间的变化曲线，以切向磁场强度时变信号作为横坐标，将涡流阻抗虚部的时变曲线作为纵坐标，得到增量磁导率变化曲线。
【文档编号】G01R33/12GK105911489SQ201610218421
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月10日
【发明人】何存富, 闫杰, 刘秀成, 吴斌
【申请人】北京工业大学