[发明专利]一种复合型缺陷信号量化检测方法

权利要求书

1.一种复合型缺陷信号量化检测方法，其特征在于：该检测方法按照以下步骤进行：

(1)基于磁荷模型，以缺陷中心为原点，建立缺陷空间漏磁场三维直角坐标系，得到缺陷空间场任意一点处的磁场强度；

(2)将矩形缺陷磁荷面分割成若干个磁荷单元，得到缺陷端面处任意位置磁荷单元对应的磁荷密度；

(3)考虑到应力对缺陷端面处磁信号的影响，确定铁磁性材料相对磁导率与应力之间的关系；

(4)通过建立缺陷端面被分割的磁荷单元对应的磁感应强度和单位面积，得到作为定量描述磁场中各点特性的关键物理量磁感应强度；

(5)将缺陷侧壁每个磁荷单元对应的磁感应强度和单位面积通过矩阵的方式进行累加，得到缺陷端面处总磁感应强度和总面积；

(6)通过缺陷端面处总磁荷密度，总磁感应强度和总面积之间的对应关系，并进行一些列转换得到缺陷端面处对应的总磁荷密度；

(7)基于缺陷端面处的非均匀磁荷密度计算结果，对缺陷端面磁场进行二元积分，得到缺陷漏磁场轴向信号分量和径向信号分量；

根据上述步骤建立的方法使缺陷侧壁磁荷分布情况更接近实际工况环境下铁磁性材料缺陷侧壁磁荷分布情况。

2.根据权利要求1所述的复合型缺陷信号量化检测方法，其特征在于：步骤(1)建立缺陷空间漏磁场：基于磁荷模型，建立三维直角坐标系；设端面上的矩形缺陷磁荷面微元为dy_n，dz_n，选取空间场中任意一点P(x、y、z)，在该点产生的磁场强度可以表示为：

其中：ρ为缺陷端面上形成的磁荷密度，μ₀为真空磁导率，为单位方向向量。

3.根据权利要求1所述的复合型缺陷信号量化检测方法，其特征在于：步骤(2)建立缺陷端面被分割的磁荷单元对应的磁荷密度：将矩形缺陷磁荷面分割成若干个磁荷单元，以缺陷中心为原点，设矩形凹槽缺陷的轴向方向为X轴，径向方向为Y轴，周向方向为Z轴；此时，缺陷端面处任意位置磁荷单元对应的磁荷密度可表示为：

其中：2D_x，2D_z，D_y分别表示矩形凹槽的轴向长度、周向宽度和径向深度；μ_r为介质材料相对磁导率；K＝D_x，i，j代表分割的行数与列数，(K，i，j)坐标代表磁荷单元在缺陷空间区域内的位置。

4.根据权利要求1所述的复合型缺陷信号量化检测方法，其特征在于：步骤(3)确定铁磁性材料相对磁导率与应力之间的关系可表示为：

其中：σ为应力，Man为无磁滞磁化强度，Ms为饱和磁化强度，He为有效磁场，α为磁畴耦合系数，a为材料规划常数，ξ为单位体积能量度量因子。

5.根据权利要求1所述的复合型缺陷信号量化检测方法，其特征在于：步骤(4)建立缺陷端面被分割的磁荷单元对应的磁感应强度和单位面积：磁感应强度B作为定量描述磁场中各点特性的关键物理量，与任意位置磁荷单元对应的磁感应强度可表示为：

B_K,i,j＝4π*ρ(K,i,j)*S(K,i,j)    (4)

其中：S(K，i，j)代表缺陷端面处位置坐标的磁荷单元面积；

对S进行如下扩展，如下式：

6.根据权利要求1所述的复合型缺陷信号量化检测方法，其特征在于：步骤(5)建立缺陷端面总磁荷密度，磁感应强度和面积：将缺陷侧壁每个磁荷单元对应的磁荷密度，磁感应强度和单位面积通过矩阵的方式进行累加，得到缺陷端面处总磁荷密度，总磁感应强度和总面积，可表示为下式：

7.根据权利要求1所述的复合型缺陷信号量化检测方法，其特征在于：步骤(6)求解缺陷端面总磁荷密度：将式(6)、(7)和(8)并转化为矩阵乘积的形式：

通过矩阵变换法则，将式(9)进行进一步转换，得到缺陷端面对应总磁荷密度ρ_total：

8.根据权利要求1所述的复合型缺陷信号量化检测方法，其特征在于：步骤(7)求解缺陷磁信号轴向分量和径向分量：矩形侧壁缺陷范围在Y轴方向从-Dy到0，在Z轴方向从-Dz到Dz，对缺陷端面磁场H进行二元积分，分别得到缺陷漏磁场轴向信号分量Hx和径向信号分量Hy；