专利名称：：基于巴克豪森噪声及金属磁记忆的复合磁测系统的制作方法
技术领域：
：本发明属于无损检测领域，尤其涉及利用巴克豪森噪声及金属磁记忆信号进行无损检测的方法。
背景技术：
：目前我国处于大规模经济建设阶段，铁路施工、桥梁架设等工程都以各种钢材为基本材料，因而对钢铁构件进行无损检测的需求日增，包括腐蚀程度、裂纹和其他缺陷的检测，以及对残余应力、弹塑性变形和蠕变或疲劳引起破坏的可能性的评估。许多检测方法都可用来确定钢铁材料的微结构和机械性能。x射线法对监测应力松弛和退火状态有很好的效果。小角度中子散射法能检测尺寸从10nm到lum的结构缺陷，还可用来研究沉积物、微孔洞和位错等。表1对几种无损检测方法进行了比较。在一系列应用于钢铁材料的NDE方法中，磁测方法和超声法具有很大的优越性。总的说来，磁性能的变化更易测量，而且不像超声法那样需要高分辨率的电子装置，但由于磁测法在原理上比较复杂，因而许多方法并不完善。磁测法大体上可以解决二大类问题缺陷检査和内禀性质(如残余应力)评价。表1应力的几种检测方法的比较<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>在几种应力检测方法中，巴克豪森法具有灵敏度较高，可靠性好，检测速度快的优势，但是它对于宏观缺陷并不敏感，而金属磁记忆检测技术不仅能检测缺陷而且能反映出工件上的应力集中区域，因此基于巴克豪森的复合磁测系统能够解决应力、微观缺陷、宏观缺陷的检测及定性问题。
发明内容本发明的目的在于改进现有技术的缺点，根据对无损检测的需求，提出一种巴克豪森、金属磁记忆的复合磁测系统。是通过信号发生器产生正弦波信号，经功率放大器放大来驱动激励线圈，通过巨磁阻传感器检测巴克豪森噪声信号和金属磁记忆信号，并对该信号放大进入数据采集卡。然后利用PC机强大的数据处理能力对上述信号进行记录并进行处理。具体技术方案是包括信号发生器，功率放大电路，激励线圈，巨磁阻传感器，信号放大电路，数据采集卡，PC机，其中信号发生器的输出连于功率放大电路的输入，功率放大电路的输出连于激励线圈，激励线圈绕在铁芯上，铁芯置于铁磁性工件上，置于铁芯中间和铁磁性工件上的巨磁阻传感器的输出连于信号放大电路输入，信号放大电路输出连于数据采集卡的输入，数据采集卡的输出连于PC机。本发明主要用于检测铁磁性工件的宏观缺陷、残余应力、显微组织的变化及应力和显微组织变化相联系的综合效应，并能对之进行判别分类，为疲劳分析、设备定寿及结构与工艺设计发挥有效的先导作用。。该检测系统具有检测灵敏度较高，测试结果重复性和可靠性好，检测设备体积小，重量轻，检测速度快，适合现场作业。说明书附图图1是本发明的基于巴克豪森噪声及金属磁记忆的复合磁测系统的组成框图。图2是功率放大电路原理图。具体实施例方式如图l所示，本发明的具体组成是，信号发生器的输出连于功率放大电路的输入，功率放大电路的输出连于激励线圈，激励线圈绕在u型铁芯上，U型铁芯的两个脚置于被测的铁磁性工件上，巨磁阻传感器置于U型铁芯中间和铁磁性工件上，巨磁阻传感器的输出连于信号放大电路输入，信号放大电路输出连于数据采集卡的输入，数据采集卡的输出连于PC机。图2是本发明功率放大电路的原理组成图，图中的功放芯片可采用LM1875芯片，LM1875芯片的引脚1为信号的正输入端，连接由第一电阻R1，第二电阻R2和第一电容C1组成的滤波电路，LM1875芯片的引脚2为信号的负输入端，连接第三电阻R3，LM1875芯片的引脚3接电源负极，引脚5接电源正极，引脚4输出放大信号送给激励线圈。基本工作原理是信号发生器产生低频正弦波信号，该信号经过功率放大器驱动激励线圈，根据巴克豪森及金属磁记忆的检测原理，在低频信号激励下，90°畴壁和180°畴壁的不可逆跳跃产生巴克豪森噪声信号，而铁磁性工件在运行时，受工作载荷和地球磁场的共同作用，在应力和变形集中区域内会发生具有磁致伸縮性质的磁畴组织定向的和不可逆的重新取向，而且这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后不仅会保留，还与最大作用应力有关。铁磁性工件由于受工作载荷的作用，其残余磁性会发生改变和重新分布，并在表面形成漏磁场，在应力和变形集中区形成最大的漏磁场Hp,此时，表面漏磁场的切向分量Hp(x)具有最大值，而法向分量Hp(y)改变符号且具有零值点。铁磁性工件的应力及表面缺陷就带来了巴克豪森噪声信号及金属磁记忆信号的变化。釆集此信号，最后进入PC机。PC机记录数据并以文件的形式存入，然后队数据进行处理，最后以图形的形式显示微观缺陷、被测工件的应力及残余应力的大小。电路工作原理如下当通电之后，计算机运行专为本系统编写的程序，点击计算机程序开始按钮后，系统开始工作。信号发生器产生低频的正弦波信号，经过功率放大器驱动激励线圈，巨磁阻传感器则检测出一系列电压——时间信号，该信号通过仪用放大器放大输出，数据采集卡采集此信号，传送给PC机。数据采集卡是一个多通道釆集卡，采样频率最高可达到2MHz，PC机记录数据并以文件的形式存入，然后对数据进行处理，最后以图形的形式显示缺陷的形状和大小、被测试件的应力及残余应力的大小。权利要求1、一种基于巴克豪森噪声及金属磁记忆的复合磁测系统，其特征在于包括信号发生器，功率放大电路，激励线圈，巨磁阻传感器，信号放大电路，数据采集卡，PC机，其中信号发生器的输出连于功率放大电路的输入，功率放大电路的输出连于激励线圈，激励线圈绕在铁芯上，铁芯置于铁磁性工件上，置于铁芯中间和铁磁性工件上的巨磁阻传感器的输出连于信号放大电路输入，信号放大电路输出连于数据采集卡的输入，数据采集卡的输出连于PC机。全文摘要一种基于巴克豪森噪声及金属磁记忆的复合磁测系统，属于无损检测领域。该磁测系统包括信号发生器、功率放大电路、激励线圈、巨磁阻传感器、信号放大电路、数据采集卡、PC机。该磁测系统通过巨磁阻传感器提取工件表面的巴克豪森信号及金属磁记忆信号进行数据处理，从而获得工件的微观结构及疲劳应力信息，在PC机上以图形曲线的方式显示出来。本发明主要应用于检测铁磁性材料的残余应力，显微组织变化及应力和显微组织变化向联系的综合效应，并能够判别宏观缺陷及微观缺陷。该检测系统具有检测灵敏度较高，测试结果重复性和可靠性好，检测设备体积小，重量轻，检测速度快，适合现场作业。文档编号G01N27/82GK101178384SQ200710191020公开日2008年5月14日申请日期2007年12月5日优先权日2007年12月5日发明者朱寿高,王海涛,田贵云申请人:南京航空航天大学