基于模块组合式阵列的三维漏磁检测系统

为了研究阵列传感器在试件上大面积扫查检测的问题,研制了一种基于模块组合式AMR磁阻传感器阵列的三维弱磁信号检测系统。检测系统由结构相同的标准模块组成,每个模块可同时采集X、Y、Z三个方向的磁信号。对含预制裂纹的16MnR钢平板试件进行检测实验,并采集试件表面的磁信号。结果表明:可重配置式三维阵列探头对表面裂纹具有较高的灵敏度,并对亚表面裂纹具有一定的辨识能力;三维阵列探头可有效扩大检测范围,并通过对磁阵列信号成像可得到裂纹的形状及所处的位置信息。     

Analysis of stress-magnetic coupling effect in weak magnetic environment

Metal magnetic memory (MMM) signals are difficult to be analyzed due to noise interference, which limits its practical engineering application. A method of improving the magnetic signals is proposed in this paper by placing the excitation device which generates a weak external magnetic field about 100 A/m. The effect of the external magnetic field on the magnetic signals is studied using both finite element method (FEM) and uniaxial tensile tests. Comparison of the test data with the simulation ones of stress-magnetic coupling shows that the magnetic signals are strengthened and the measurement sensitivity of the detection system is greatly improved through the external magnetic excitation. Moreover, the FEM result has a good agreement with the testing results of No.20 steel plate. The proposed method has laid a foundation for further practical engineering application.     

基于强化磁记忆的铁磁构件应力检测方法研究

磁记忆检测方法可快速检测铁磁构件应力集中区域,对其早期损伤进行及时诊断。针对磁记忆信号为地磁场激励条件下的弱磁信号,容易受周围环境噪声干扰的问题,提出采用加强外磁场激励来强化有用磁记忆信号,抑制干扰因素的不利影响。实验结果表明,该方法可以有效突出磁信号,提高检测系统的灵敏度,为磁记忆检测技术的工程推广应用奠定了一定基础。     

Parameters analysis and application of the differential excitation detection technology

A differential excitation probe based on eddy current testing technology was designed. Sheet specimens of Q235 steel with prefabricated micro-cracks of different widths and of aluminum with prefabricated micro-cracks of different depths were detected through the designed detection system. The characteristics of micro-cracks can be clearly showed after signals processing through the short-time Fourier transform (STFT). By changing the parameter and its value in detecting process, the factors including the excitation frequency and amplitude, the lift-off effect and the scanning direction were discussed, respectively. The results showed that the differential excitation probe was insensitive to dimension and surface state of the tested specimen, while it had a high degree of recognition for micro-crack detection. Therefore, when the differential excitation detection technology was used for inspecting micro-crack of turbine blade in aero-engine, and smoothed pseudo Wigner-Ville distribution was used for signal processing, micro-cracks of 0.3.mm depth and 0.1.mm width could be identified. The experimental results might be useful for further research on engineering test of turbine blades of aero-engine.     

利用强化磁激励场提高磁记忆检测灵敏度的可行性分析

金属磁记忆检测是一种弱磁场激励下的磁性检测方法,磁记忆检测易受干扰磁场的影响,因而其检测灵敏度和可靠性较低,至今仍难以在实际工程中推广应用。针对该问题,提出了通过强化磁激励场,提高磁记忆检测灵敏度和可靠性的方法。分析了该方法的原理,得出了利用该方法可以有效抑制干扰场,提高检测灵敏度的结论。     

弱场激励下铁磁性试件疲劳拉伸磁信号研究

研究了铁磁性材料试件,在弱磁激励条件下进行疲劳拉伸,并检测试件表面沿拉伸方向表面磁场信号的变化及其分布特征。选用16MnR进行试验,对预制缺陷的试件进行弹性范围内的疲劳拉伸。利用基于巨磁阻芯片的阵列式传感器探头进行不同拉伸阶段的试件表面磁场扫描测量,并对信号进行滤波处理和对本征信号及其梯度进行成像。对不同拉伸阶段和传感器阵列中不同传感器通道的磁信号进行了分析,探讨了弱磁激励状态下疲劳拉伸试件表面磁信号对无损性评估铁磁性机械试件的有效性。     

弱磁激励下Q235钢的磁记忆检测

在不同弱磁场环境下对Q235钢平板试件进行静拉伸试验,利用TSC-1M-4磁检测仪原位测量试件表面的法向磁场,并分析磁场在拉伸过程中的变化规律。结果表明:强化弱磁激励可以减小干扰噪声的不利影响,改善检测效果。弱磁激励下,试件在弹性阶段出现应力磁化反转现象;塑性阶段保持磁化反转,磁场越过零点后沿反方向增大。并且,探讨了试件在弱磁激励下磁场梯度K与应力之间的相关性,为磁检测技术在铁磁材料损伤评估中的应用奠定了基础。     

强化磁激励条件下磁记忆检测试验研究北大核心

对含预制缺陷的16MnR钢平板试件进行拉-拉疲劳试验,试验过程中采用励磁装置进行稳恒弱磁激励,通过巨磁阻传感器采集试件表面应力集中区域的漏磁场信号。结果表明,在弱磁激励和载荷作用停止时测得的漏磁场切向分量仍可以认为是一种广义的磁记忆信号,适当加强外磁场激励可以突出、强化磁记忆信号,提高检测系统的灵敏度,使检测效果得到改善;漏磁场切向分量在试件应力集中处出现最大值,其值随循环次数增加而增大,且在疲劳的不同阶段幅值变化率不同。     

关于利用金属磁记忆方法进行应力定量化评价问题的讨论

对利用金属磁记忆检测技术在应力评价方面的研究现状进行总结,分析磁记忆检测原理和磁机械效应理论之间、应力磁化反转现象和接近定律之间的关系,认为金属磁记忆效应,是稳恒弱磁场激励下的一种力磁效应,符合磁机械效应理论的相关描述和结论。指出弱磁激励情况下力磁关系的非线性、以及检测结果易受众多干扰因素影响的特点,给利用磁记忆检测技术进行应力定量化评价带来实质性困难。磁记忆检测技术的优势,应在研究铁磁材料塑性阶段濒临损伤前的微观缺陷和信号异变的复杂关系以及应力集中和损伤综合作用下异变磁信号的快速和有效识别等方面。     

双光纤-悬臂梁FBG加速度传感器研究

针对现有悬臂梁FBG加速度传感器光纤表面粘贴会造成FBG受力不均匀,并且无法在温度变化和振动等复杂的环境中工作的问题,提出一种双光纤-悬臂梁结构的FBG加速度传感器。理论分析了结构参数对传感器灵敏度和固有频率的影响,并采用ANSYS有限元分析软件进行了静应力和模态仿真分析,最后搭建了测试系统对传感器进行性能测试。结果表明,加速度传感器的固有频率为84.86Hz,在15~60Hz的低频段具有平坦的灵敏度响应,双光纤在增加传感器的灵敏度的同时有效消除了温度变化的影响,加速度灵敏度为156.70pm/g,线性度为99.38%,刚性梁有效增加了结构的稳定性,在工作频段内的横向串扰为-26.97dB。