铁磁材料表层裂纹探测方法与实现技术

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传统的漏磁检测技术测量的是人工磁场在缺陷处的漏磁场,与传统漏磁检测方法不同的是,本文提到的漏磁检测技术是一种基于地磁场的非主动检测方法,使用的是结构自身缺陷区域由位错聚积产生的自有漏磁场参数发射出来的信息。地磁场虽然微弱,却起到了激励源的作用,正是由于外部和地磁场的共同作用,才在铁磁构件形成的缺陷区域引发了磁畴组织沿着地磁场的定向和不可逆的重新取向排列,从而使缺陷区域的漏磁场显现出来。  本课题旨在根据漏磁检测要求,完善铁磁构件表层裂纹与表面漏磁场之间的对应关系,建立完善的铁磁构件表层裂纹与表面漏磁场模型,进一步从理论和实验上研究裂纹与过零点的关系;通过阵列传感器检测仪器的实验研究,进一步明确表层裂纹处漏磁场强度大小与外磁场、裂纹深度和宽度以及应力的关系;通过研制价廉高性能的漏磁检测仪器,进一步的探索漏磁检测技术,具体内容如下:  (1)从物理基础和理论模型两个方面详细阐述漏磁检测技术的相关基本原理及其应用现状;研究分析漏磁检测基本特征,探讨漏磁检测存在的问题及其研究方向;总结漏磁信号判伤的依据,分析各因素对漏磁检测信号的影响。  (2)研究金属铁磁构件表面或近表面裂纹区域的漏磁场强度分布。将表层裂纹简化为对称矩形槽磁偶极子,结合构件几何特点建立表面漏磁场模型,推导铁磁构件表面任意探测点的地磁场、母体磁场和局部裂纹产生的漏磁场的解析表达式,并且对铁磁构件的漏磁模型进行软件仿真计算,研究表层裂纹区域的漏磁信号特征;对裂纹宽度和深度以及提离效应分别进行软件仿真分析,研究裂纹深度、宽度以及提离效应与漏磁场场强之间是否成近似线性比例关系以及宽度、深度和提离效应的改变对裂纹处产生的磁场强度分布的形状的影响。  (3)根据漏磁检测原理设计漏磁检测仪器。漏磁检测仪器的硬件电路设计结构系统包括检测仪器的的传感器及其阵列结构、信号调理电路和数据采集选择等。详细描述主控器CPU单片机的选型和在检测仪器中的数据采集传输应用以及相关的电源电路的设计,最后设计单片机相关模块功能的软件实现过程。  (4)利用制作的各种传感器检测电路板对金属铁磁构件表层裂纹进行全面的检测分析,研究点测漏磁场信号与裂纹区域分布之间的关系,根据判断依据来检验技术上的可行性以及模型的正确性。同时进行各种实验验证分析,对前文提出的问题从实验上来验证分析,对提出的各理论提供实验依据。
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