[发明专利]一种基于电磁加载的铁磁性金属无损检测方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及利用声波发射技术测试金属材料，具体地说是一种基于电磁加载的铁磁性金属无损检测方法

背景技术

电磁检测是利用材料在电磁作用下呈现出来的电学、磁学性质或材料响应特性(如振动特性、应力集中特性或声发射特性)来判断材料有关性能和缺陷的实验方法，可以实现对材料缺陷的非接触无损检测，具有灵敏度高和检测速度快等优点，已被广泛地应用于制造业、航天航空、石油化工和其他各个工业领域。现有技术中基于电磁检测原理对材料缺陷检测的方法主要有常规涡流检测方法、远场涡流检测方法、磁记忆检测方法、漏磁检测方法、低频电磁场检测方法、微波检测方法和电位检测方法，这些方法有一个共同的不足之处是，其所检测到的是材料缺陷的静态特性，无法得到材料缺陷的活动状态信息。

另一方面，材料缺陷的声发射检测技术以其高灵敏性和动态监测特性为业界熟知，但现有声发射检测技术一直存在很难从整体信号中提取材料局部缺陷微弱信号的难题，对于实际的工业应用而言，这极大地限制了声发射检测技术的可信度和应用范围。

如何将电磁检测技术和声发射技术相结合，以在保持声发射技术优点的前提下降低信号处理的难度和复杂度，以适于实际的工业应用，成为一个重要的研究方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种铁磁性金属材料表面或近表面的缺陷、不连续的无损检测方法，是一种基于电磁激励的声发射无损检测方法，克服了现有电磁检测方法无法检测得到材料缺陷的活动状态信息的不足和现有声发射检测技术存在的很难从整体信号中提取材料局部缺陷微弱信号的难题。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：使用通有高频、高幅值脉冲电流的多匝线圈在铁磁材料金属表面或近表面引入涡流，将线圈上所通的脉冲电流自起点增加至一定幅值，利用铁磁材料的磁致伸缩力和洛伦兹力激发缺陷自身发出包含超声波信号的声发射信号，可通过外加偏置磁场增强铁磁材料的磁致伸缩力和洛伦兹力进而增强声发射信号幅值，检测采集该声发射信号，传送声发射信号，将检测到的声发射信号放大，输送放大的信号，进行数据采集与处理，提取不同脉冲电流下的声发射信号特性，依据特征的变化规律，区分声发射信号和超声信号，并最终对缺陷的活性进行判定。

附图说明

图1是本发明一种基于电磁加载的铁磁性金属无损检测方法的操作流程示意框图；

图2是本发明一种基于电磁加载的铁磁性金属无损检测方法的装置的构成示意图；

图3是EMAT发射探头原理图；

图4是常规类型的EMAT激发线圈和普通的多匝线圈；

图5是是基于快速傅里叶变换的特征提取原理图；

图6是是定位原理图；

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的一种基于电磁加载的铁磁性金属无损检测方法做出详细说明。

图1所示实施例表明，本发明一种基于电磁加载的铁磁性金属无损检测方法的操作流程是：将脉冲电流加载到待检测的铁磁性金属材料上，若待检测的铁磁性金属材料存在裂纹，会被激发出声发射信号，检测采集该声发射信号，传送声发射信号，将检测到的声发射信号放大，输送放大的信号，进行数据采集与处理并得出结果。

图2所示实施例表明，本发明一种基于电磁加载的铁磁性金属无损检测方法所用的装置由涡流发生器、高能脉冲发射接收装置、多匝激励线圈、四个压电换能器、EMAT发射接收探头、前置放大器和PC机构成。

涡流发生器由信号产生器和功率放大装置构成，其中功率放大器由MOSFET Q1、MOSFET Q2、二极管D1、二极管D2、一个变压器和一个谐振电容按下述电路连接构成：MOSFET Q1的集电极接190V直流电正极和D2的负极，MOSFET Q1的发射极接二极管D1的负极和变压器同向端1、MOSFET Q1的门极通过信号线接信号产生器的信号输出端1，MOSFET Q2的集电极接二极管D2的正极和变压器反向端1，MOSFET Q2的发射极接190V直流电负极和D1的正极，MOSFET Q2的门极通过信号线接信号产生器的信号输出端2，变压器反向端2接谐振电容一端，变压器同向端2接激励线圈一端，谐振电容另一端接激励线圈另一端由此组成回路。