多线圈的增量磁导率动态检测探头及屈服强度的检测方法

1.本发明涉及无损检测领域，具体是一种多线圈的增量磁导率动态检测探头及屈服强度的检测方法。


背景技术：

2.拉伸试验是测量加工冷轧钢板屈服强度最广泛使用的试验方法之一，因为其结果可靠。这种测试方法具有破坏性，因此只能在同批材料中做抽样检测。钢板的安装与拉伸过程需要大量时间，无法进行连续检测。
3.目前提出了一种基于增量渗透率(ip)的无损检测装置。ip与磁畴翻转的可逆性有关，可以在不损坏材料的前提下对材料屈服强度进行预测，ip系统包含有一个低频激励部分，对待测样件进行周期性的磁化，高频激励部分和信号接收部分在样件磁化的不同状态采集样件的增量磁导率信号，获取特定的ip参数。
4.用于预测屈服强度的ip参数包含峰值v
max
、谷值v
min
、过零点v
cross
，如图1所示。
5.峰值v
max
:在被测样件的矫顽力附近取得，该点附近，若晶粒直径较大时，磁性能趋于最佳，v
max
越大。
6.谷值v
min
:在接近在饱和磁化状态下取得，此时v
min
的变化主要是由磁矩的转动引起的，因此细晶粒在该状态下起主导作用。
7.交叉点v
cross
:交叉点处外部所给的低频激励接近于0，故交叉点的幅值与外部低频激励为0条件下，材料的位错密度和钉扎作用息息相关。
8.由于目前使用的ip检测系统大多使用单探头激励和采集，在低频磁化过程中需要保证检测探头与样件间的位置相对静止，以达到采集一整个磁化状态信息的目的。这使得目前的ip检测装置大多都局限于静态检测，检测效率不高。


技术实现要素：

9.本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种多线圈的增量磁导率动态检测探头及屈服强度的检测方法，样件不同位置与永磁体间的距离不同，被磁化的状态也不同，通过多个探头采集多个不同部位的ip信号，可以同时获取多个ip信号，无需在检测部位等待一整个低频激励周期，很大程度上提高检测效率，以便实现自动化检测。
10.本发明提供了一种多线圈的增量磁导率动态检测探头，包括三个线圈组和开口朝下的u型永磁体，每个线圈组连接有检测探头，所述三个线圈组中，线圈组ⅰ为饱和磁化强度状态检测线圈组，线圈组ⅱ为矫顽力状态检测线圈组，线圈组ⅲ为初始磁化状态检测线圈组，其中，线圈组ⅰ位于u型永磁体中部，材料达到饱和磁化状态；线圈组ⅱ位于u型永磁体两侧较近部位，检测增量磁导率信号最大值；线圈组ⅲ位于u型永磁体两侧较远部位，检测磁化初始阶段的增量磁导率信号。
11.所述的线圈组ⅱ包括若干组小型线圈，小型线圈分别连接接收线圈和激励线圈，接收线圈通过高频恒流源和dds与信号采集卡连接，激励线圈通过锁相放大器和信号采集
卡连接，信号采集卡与计算机连接。
12.所述的线圈组ⅰ包括若干组线圈，每组线圈均包括接收线圈和激励线圈，接收线圈通过高频恒流源和dds与信号采集卡连接，激励线圈通过锁相放大器和信号采集卡连接，信号采集卡与计算机连接。
13.所述的线圈组ⅲ包括分布在u型永磁体两端的两组线圈，每组线圈均包括接收线圈和激励线圈，接收线圈通过高频恒流源和dds与信号采集卡连接，激励线圈通过锁相放大器和信号采集卡连接，信号采集卡与计算机连接。
14.本发明还提供了一种材料屈服强度的检测方法，使待测样件运动通过永磁体，利用永磁体对待测样件进行磁化，待测样件各部位磁化的程度随着与永磁体的距离变化而变化，获取多个磁化状态下的磁导率信号，根据构建出性能预测模型和多个磁导率信号计算待测样件的屈服强度。
15.所述检测方法具体为：
16.1)使待检测物品运动通过权利要求1所述的多线圈的增量磁导率动态检测探头，通过三组线圈组分别获得若干ip参数，线圈组ⅰ各线圈测得平均值为v
min
，线圈组ⅱ小线圈组中信号最大的一个为v
max
，记线圈组ⅲ获得的ip参数为v
cross1
和v
cross2
；
17.2)判断线圈组ⅲ中探测到的屈服强度是否相同，若满足(则进行步骤3)，否则返回步骤1)。
18.3)将v
nim
和v
max
作为预测特征参数，通过性能预测模型计算待测样件的屈服强度，所述性能预测模型为：
[0019][0020]
其中，σ为预测的样件屈服强度，v
min
和v
max
分别为增量磁导率信号的最大值与最小值，k为与材料微观结构和探头提离相关的固定参数。
[0021]
本发明有益效果在于：
[0022]
1、利用多线圈的探头模式，在同一时刻对处于不用磁化状态的材料不用位置进行检测。以达到在运动过程中，快速、高效地预测材料机械性能。
[0023]
2、相比于传统的静态检测模式，运用动态检测探头，可以进行连续检测，以达到提高检测效率、实现流水线检测作业的目的。
[0024]
3、运用新型的永磁体激励方法代替高功率的低频磁化线圈，减小了系统功耗；只采集用于预测的参数值，而非整个ip蝶形图信息，优化了信号采集、传输和储存。
[0025]
4、可以用来对在线运行的样件的屈服值进行快速检测，获取样件全长的数据值，在10％的相对误差精度范围内，样本合格率为90％以上，检测速度可以达到3m/s。
附图说明
[0026]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0027]
图1为ip参数示意图。
[0028]
图2为本发明结构示意图。
[0029]
图3为探头信号采集部分示意图。
[0030]
图4为多线圈动态探头预测的流程图。
具体实施方式
[0031]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]
本发明提供的多线圈的增量磁导率动态检测探头如图2所示，分为三个线圈组，1、饱和磁化强度状态检测线圈，称为线圈组ⅰ，位于u型永磁体中部，该部位磁场强度值最大，材料达到饱和磁化状态。2、矫顽力状态检测线圈，称为线圈组ⅱ，位于u型永磁体两侧较近部位，由多个小型线圈组成，用于检测增量磁导率信号最大值。3、初始磁化状态检测线圈，称为线圈组ⅲ，位于u型永磁体两侧较远部位，用于检测而磁化初始阶段的增量磁导率信号。
[0033]
探头信号采集部分如图3所示：
[0034]
线圈组ⅱ包括若干组小型线圈，小型线圈分别连接接收线圈和激励线圈，接收线圈通过高频恒流源和dds与信号采集卡连接，激励线圈通过锁相放大器和信号采集卡连接，信号采集卡与计算机连接。
[0035]
线圈组ⅰ包括若干组线圈，每组线圈均包括接收线圈和激励线圈，接收线圈通过高频恒流源和dds与信号采集卡连接，激励线圈通过锁相放大器和信号采集卡连接，信号采集卡与计算机连接。
[0036]
线圈组ⅲ包括分布在u型永磁体两端的两组线圈，每组线圈均包括接收线圈和激励线圈，接收线圈通过高频恒流源和dds与信号采集卡连接，激励线圈通过锁相放大器和信号采集卡连接，信号采集卡与计算机连接。
[0037]
本发明还提供了一种材料屈服强度的检测方法，使待测样件运动通过永磁体，利用永磁体对待测样件进行磁化，待测样件各部位磁化的程度随着与永磁体的距离变化而变化，获取多个磁化状态下的磁导率信号，根据构建出性能预测模型和多个磁导率信号计算待测样件的屈服强度。
[0038]
所述检测方法具体为：
[0039]
1)使待检测物品运动通过权利要求1所述的多线圈的增量磁导率动态检测探头，通过三组线圈组分别获得若干ip参数，线圈组ⅰ各线圈测得平均值为v
min
，线圈组ⅱ小线圈组中信号最大的一个为v
max
，记线圈组ⅲ获得的ip参数为v
cross1
和v
cross2
，详见表1；
[0040]
2)判断线圈组ⅲ中探测到的屈服强度是否相同，若满足(则进行步骤3)，否则返回步骤1)。
[0041]
3)将v
nim
和v
max
作为预测特征参数，通过性能预测模型计算待测样件的屈服强度，所述性能预测模型为：
[0042][0043]
其中，σ为预测的样件屈服强度，v
min
和v
max
分别为增量磁导率信号的最大值与最小值，k为与材料微观结构和探头提离相关的固定参数。
[0044]
表1各线圈组响应参数
[0045][0046]
上述方法可以用来对在线运行的样件的屈服值进行快速检测，获取样件全长的数据值，在10％的相对误差精度范围内，样本合格率为90％以上，检测速度可以达到3m/s。
[0047]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，以上所述仅是本发明的优选实施方式，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对于本技术领域的普通技术人员来说，可轻易想到的变化或替换，在不脱离本发明原理的前提下，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。