专利名称：一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法
技术领域：
本发明涉及一种管道的漏磁检测方法，尤其是涉及一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法。
背景技术：
目前的管道检测使用的方法一般有漏磁检测、超声检测、远场涡流检测、射线检测等。其中，漏磁检测是当前无损检测领域最常用的方法之一，它适用于各种铁磁性材料构件 (如钢轨、钢管、钢丝绳、罐体等)表面以及内部缺陷的检测，因此得到了深入的发展和广泛的应用。但在区分内、外表面缺陷的漏磁检测问题上，国内外的研究均比较鲜见。国内主要是引进进口设备，它是采用滤波的方法来分离内、外表面信号，其检测原理是当缺陷发生在内表面时，漏磁场信号比较尖锐，高频成分偏多；当缺陷发生在外表面时，由于外层铁磁层的均化和平滑，泄漏到内表面的漏磁场信号变得相对平缓，主频成分会向低频端偏移。利用一定带宽的高通和低通滤波器就可以分离出内、外表面缺陷引起的漏磁信号。但是该方法效果不理想，容易受到检测速度的影响，准确率只能达到50%左右。中国专利CN101216460A《基于交直流复合磁化的漏磁检测内外壁缺陷的识别方法》公开了一种识别内外壁缺陷的方法，它利用交流磁化深度浅和直流磁化深度深的特点， 用复合的交直流磁化场来进行漏磁检测，根据缺陷漏磁信号中的交流分量信息来对识别内外壁缺陷。该方法充分利用了交流磁化适于检测浅缺陷的特点，能够有效地检测内表面的缺陷。但是该方法需要对检测到的漏磁场信号进行二次处理，才能得到直流、交流分量的漏磁场数据，这就降低了信噪比，并增加了检测的复杂性和测量误差。同时，为了产生足够大的磁化场，其磁化器往往较大，且需要较大的激励信号。
发明内容
本发明的目的在于为了解决上述存在的问题，提供一种可分时进行永磁与交直流复合磁化，实现内、外表面缺陷的漏磁场检测在时间上的分离，以此达到识别内、外表面缺陷的功能，而且具有检测精度高、原理简单、操作方便等优点，可应用于钢管、罐体、钢板等的检测的永磁与交直流复合的漏磁检测方法。本发明包括以下步骤I)将磁化器置于待测铁磁体表面，并按设定的提离值对待测铁磁体进行扫描检测，所述磁化器由绕有激励线圈的U型磁芯和永磁铁组成；2)往激励线圈施加直流激励信号，在永磁铁和激励线圈的共同作用下，将待测铁磁体局部磁化至饱和状态，这时在待测铁磁体内、外表面的缺陷处将产生漏磁场；3)利用检测元件以设定的提离值对步骤2)所述漏磁场进行检测，并将检测到的漏磁场信号B1与设定的阈值λ 1进行比较，以判断待测铁磁体是否存在缺陷，若B1 < X1，说明待测铁磁体不存在缺陷，则继续步骤2)的检测；若B1 > X1，说明待测铁磁体存在缺陷， 则进行下一步骤的检测；
4)退除直流激励信号，往激励线圈施加交流激励信号，这时在永磁铁和激励线圈的共同作用下，磁化器将产生一交变磁化场，在交变磁化场的激励下，待测铁磁体内表面的缺陷处将激发出交变漏磁场，而待测铁磁体外表面的缺陷处的磁场达不到饱和，即不会产生漏磁场；5)用检测元件对步骤4)所述漏磁场进行检测，并对检测到的交变漏磁场信号进行处理，得到漏磁场信号中交流部分频率分量的幅值B2，将B2与设定的阈值λ 2进行比较， 以判断缺陷在待测铁磁体的内表面还是外表面，若B2 < λ 2，说明缺陷在待测部件的外表面，则继续重复步骤2)的检测；若民> λ2，说明缺陷在待测铁磁体的内表面，则继续重复步骤⑷的检测。在步骤I)中，所述激励线圈可绕于U型磁芯两侧，并且两侧的激励线圈匝数相等、 缠绕方向相反；所述提离值可为O. 5 2mm。在步骤2)中，所述待测铁磁体局部磁化至饱和状态的80 %。在步骤3)中，所述检测元件可采用霍尔元件等。在步骤4)中，所述交流激励信号的频率可为I 20KHz。在步骤5)中,所述交变漏磁场信号处理的具体方法可为(I)利用数据采集电路对漏磁场信号进行采样，所述数据采集电路可采用数据采集卡等;(2)运用时频变换算法将采样得到的时域信号转化为频域信号，所述时频变换算法可采用快速傅里叶变换等；(3)求出频谱信号中交流频率相对应的幅值B2。所述激励线圈的激励信号为分时的直流、交流信号。与现有技术相比，本发明具有如下优点I、本发明采用分时进行交、直流磁化的方法，来实现内、外表面缺陷的漏磁场检测在时间上的分离，从而提高了信噪比和测量精度，能够满足工程质量评价要求。2、本发明采用激励线圈和永磁铁复合磁化的方法，在进行直流磁化时，激励线圈只需要提供20%的磁化量，因此大大降低了线圈的匝数，有效地克服了磁化器过于庞大的缺点。3、采用本发明的线圈缠绕方式，使得U型磁芯两侧激励线圈的外泄磁场在检测元件处实现相互抵消，从而降低外泄磁场对检测结果的干扰。为了解决上述中存在的问题，本发明提出了一种分时进行永磁与交直流复合磁化的方法，来实现内、外表面缺陷的漏磁场检测在时间上的分离，依此来达到识别内、外表面缺陷的功能。该方法具有检测精度高，原理简单，操作方便的优点。可应用于钢管、罐体、钢板等的检测，具有广泛的市场前景。
图I为永磁与交直流复合的漏磁检测原理图。图2为在永磁与激励线圈复合的直流磁化场作用下，内、外表面缺陷的磁场分布图。图3为在永磁与激励线圈复合的交变磁化场作用下，内、外表面缺陷的磁场分布图。其中细线表示交流磁化场,粗线表示直流磁化场。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明。图I是永磁与交直流复合的漏磁检测原理图。本发明的检测装置主要由U型磁芯
I、激励线圈2、永磁铁3、极靴4、检测元件5组成。激励线圈2绕于U型磁芯I两侧并且两激励线圈的匝数相等、缠绕方向相反。永磁铁3固定于U型磁芯I的两端。极靴4固定于永磁铁3下方,并以一定的提离值H1置于待测铁磁体6上方。检测兀件5固定于磁化器的两磁极中间，并以一定的提离值H2置于待测铁磁体6上方。本发明方法的检测原理是根据内外表面缺陷对交、直流磁化场的不同响应特征， 来判别缺陷所在的位置。如图2所示(图2中标记5为检测元件)，直流磁化场将待测铁磁体磁化至饱和状态时，内表面和外表面缺陷都能激发出漏磁信号，且都能被置于内表面上方的检测元件检测到；如图3所示，交流磁化场由于“趋肤效应”，其磁场主要集中于待测铁磁体的内表面，因此只能激发出内表面缺陷的漏磁场；而永磁铁产生的磁场主要集中于待测铁磁体的外表面，其未能使铁磁体达到磁饱和状态，因此在外表面的缺陷处没有漏磁场产生。本发明提供的一种永磁与交直流复合的漏磁场检测方法，其主要检测步骤为(I)按照图I所示，将磁化器置于待测铁磁体表面，并按设定的提离值O. 5 2_ 对待测铁磁体进行扫描检测。(2)往激励线圈2施加直流激励信号，在永磁铁3和激励线圈2的共同作用下，将
待测铁磁体局部磁化至饱和状态。其中，永磁铁3产生的磁化场使待测铁磁体的磁感应强
度达到磁饱和状态的80%。可以利用如下公式(I)计算待测铁磁体局部的磁通密度，以判
断其磁饱和状态，
权利要求
1.一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法，其特征在于包括以下步骤1)将磁化器置于待测铁磁体表面，并按设定的提离值对待测铁磁体进行扫描检测，所述磁化器由绕有激励线圈的U型磁芯和永磁铁组成；2)往激励线圈施加直流激励信号，在永磁铁和激励线圈的共同作用下，将待测铁磁体局部磁化至饱和状态，这时在待测铁磁体内、外表面的缺陷处将产生漏磁场；3)利用检测元件以设定的提离值对步骤2)所述漏磁场进行检测，并将检测到的漏磁场信号B1与设定的阈值入1进行比较，以判断待测铁磁体是否存在缺陷，若Bi< X1，说明待测铁磁体不存在缺陷，则继续步骤2)的检测；若&> X1，说明待测铁磁体存在缺陷，则进行下一步骤的检测；4)退除直流激励信号，往激励线圈施加交流激励信号，这时在永磁铁和激励线圈的共同作用下，磁化器将产生一交变磁化场，在交变磁化场的激励下，待测铁磁体内表面的缺陷处将激发出交变漏磁场，而待测铁磁体外表面的缺陷处的磁场达不到饱和，即不会产生漏磁场；5)用检测元件对步骤4)所述漏磁场进行检测，并对检测到的交变漏磁场信号进行处理，得到漏磁场信号中交流部分频率分量的幅值B2，将B2与设定的阈值λ 2进行比较，以判断缺陷在待测铁磁体的内表面还是外表面，若B2 < λ 2，说明缺陷在待测部件的外表面，则继续重复步骤2)的检测；若B2 > λ2，说明缺陷在待测铁磁体的内表面，则继续重复步骤 ⑷的检测。
2.如权利要求I所述的一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法，其特征在于在步骤I) 中，所述激励线圈绕于U型磁芯两侧，并且两侧的激励线圈匝数相等、缠绕方向相反。
3.如权利要求I所述的一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法，其特征在于在步骤I) 中，所述提离值为O. 5 2mm。
4.如权利要求I所述的一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法，其特征在于在步骤2) 中，所述待测铁磁体局部磁化至饱和状态的80%。
5.如权利要求I所述的一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法，其特征在于在步骤3) 中，所述检测元件采用霍尔元件。
6.如权利要求I所述的一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法，其特征在于在步骤4) 中，所述交流激励信号的频率为I 20KHz。
7.如权利要求I所述的一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法，其特征在于在步骤5) 中，所述交变漏磁场信号处理的具体方法为(1)利用数据采集电路对漏磁场信号进行采样；(2)运用时频变换算法将采样得到的时域信号转化为频域信号；(3)求出频谱信号中交流频率相对应的幅值B2。
8.如权利要求7所述的一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法，其特征在于在步骤(1)中，所述数据采集电路采用数据采集卡。
9.如权利要求7所述的一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法，其特征在于在步骤(2)中，所述时频变换算法采用快速傅里叶变换。
全文摘要
一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法，涉及一种管道的漏磁检测方法。磁化器由绕有激励线圈的U型磁芯和永磁铁组成，通过对激励线圈给予不同的激励，让激励线圈、永磁铁分时产生复合的直流磁化场和交变磁化场。测量时，用直流磁化场将待测铁磁体磁化至深度饱和状态，把检测到的漏磁场信号B1与设定的阈值λ1进行比较，来判断待测铁磁体是否存在缺陷；若存在缺陷，再用交变磁化场对待测部件进行磁化，把漏磁场强度的交流频率分量B2与设定的阈值λ2进行比较，来判断缺陷在内表面，还是外表面。有效克服现有技术难于高效、准确识别出内外表面缺陷的缺点，且具有原理简单、操作方便、无需耦合剂、非接触测量等特点。
文档编号G01N27/83GK102590328SQ20121003248
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月14日 优先权日2012年2月14日
发明者吴德会, 孙宝康, 张志杰, 张海荣 申请人:厦门大学