[发明专利]一种二维电磁探头及旋磁检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于金属材料无损电磁检测和评估的探头，尤其是能够通过 旋磁检测方法对金属材料零部件内部裂纹及角裂纹等进行二维旋磁扫描检测的 电磁无损检测探头。

背景技术

金属材料的在热处理加工过程中，由于材料成分的不均匀性、温度场的不均 匀性及冷却速度的差异，常常在材料内部，特别是尖角位置产生裂纹，零部件在 应用过程中，也常常会由于应力和疲劳等原因产生内部裂纹和角裂纹。裂纹的存 在通常会导致零部件失效，从而产生设备故障，并可能导致安全隐患，极端情况 下还会造成机毁人亡，给国家和人民群众的财产和生命安全带来重大损失。

对裂纹进行检测的方法很多，对于开口明显的裂纹，肉眼就可以观察，但对 于特别细小且贴合紧密的裂纹，即便采用放大镜也很难完全发现，而对于那些深 藏于材料内部的裂纹，肉眼观察则更是无能为力。领域内对裂纹进行检测的技术 手段较多，主要包括磁粉、渗透、射线、超声、漏磁和电磁检测等，磁粉检测能 够有效检测铁磁性材料表面和近表面的微小裂纹，但不能用于非铁磁性材料的检 测。渗透检测能够检测开口裂纹，但不能检测非开口裂纹，是一种低效且不经济 的方法。超声检测能够灵敏地检测特定方向上的面状裂纹，但难以准确定性和定 量，而且对工件表面粗糙度等有要求。射线探伤能够直观地对裂纹缺陷进行定位 和定量，但在微裂纹检测方面存在要求高等问题。漏磁检测是对被检工件施加磁 场，通过裂纹处的漏磁效应进行裂纹检测，只能用于铁磁性材料的检测，而且只 能检测表面裂纹。电磁检测是基于涡流损耗的裂纹检测方法，不仅能够检测表面 裂纹，而且对内部裂纹也能够进行定性检测，但通常只能是定性检测。实际应用 中，通常将几种方法综合应用以最大限度地保障关键零部件的产品质量。

本发明是基于电磁无损检测与评估方法的二维平面旋磁检测探头，对工件表 面没有特别要求，而且可以实现快速旋磁检测。在电磁检测方面，现有探头主要 包括U型、套筒型和笔式探头等，目前国内外尚无二维旋磁检测探头及旋磁检 测方法。

发明内容

技术问题：本发明的目的针对金属材料零部件内部裂纹和角裂纹检测困难、 工件表面要求高、操作技能要求高、检测结果不稳定、不具有旋磁特性等问题， 提供一种二维电磁检测探头和基于该二维探头的旋磁检测方法，该二维电磁探头 和旋磁检测方法具有无损伤、对零部件表面要求不高等优点，能够有效应用于金 属材料内部裂纹和角裂纹的检测与评估，并对裂纹等组织异常进行预警。

技术方案：本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用二维平面正交 的两组线圈进行励磁，从而形成两个方向上的正交磁场，改变各组线圈的电流， 可以改变相应方向上的励磁强度，从而合成不同矢量方向的励磁场，按一定规律 改变两个正交方向上的励磁电流，可形成遍历各个方向的旋转磁场，从而为金属 材料的扫描检测提供旋转磁场。每组线圈方向上均设置有检测线圈作为感应传感 器，以获取该方向上材质特性所区别的感应电流。对于每一个旋磁扫描方向上的 励磁场，均可以获得两个正交方向上的感应电流，感应电流合成后即为该磁场方 向上材质特性所区别的感应电流。顺序扫描并遍历金属材料将能够获得全部检测 方向上材质特性所区别的感应信号，再经数据处理将能够得到关于该金属材料材 质特性的极坐标曲线。

本发明最为显著的技术特征在于，采用二维正交的磁场对金属材料进行检 测，并通过改变其强弱分布生成平面旋转磁场，实现二维旋磁扫描检测，并在检 测结果的基础上通过数据处理得到关于该金属材料材质特性的极坐标曲线，以发 现其材质均匀性差异，并对可能导致安全隐患的组织缺陷提供预警。

有益效果：本发明二维旋磁探头可以很好地克服现有电磁检测传感器在实际 使用中存在的检测方向单一、不具有旋磁扫描检测功能、不能进行裂纹预警等问 题，提供一种二维电磁检测探头和基于该二维探头的旋磁检测方法。该二维电磁 探头和旋磁检测方法能够实现旋磁扫描检测、无损伤、对零部件表面要求不高等 优点，能够有效应用于金属材料内部裂纹和角裂纹的检测与评估，并对裂纹等组 织异常进行预警。

本发明为原创性、具有自主知识产权的创新产品和检测方法，目前国内外均 无二维旋磁探头、旋磁检测方法和相关专利成果，具有非常广阔的市场前景。

附图说明

图1是本发明二维电磁探头的结构示意图。其中有探头体1、探测线圈2、 探测线圈3、接线端口4。