论文部分内容阅读
随着现代化步伐的到来及工业生产的兴起,许多金属结构的工业产物应运而生,为了保证人类生命安全,需要对这些金属结构进行无损探伤,进而判断金属材料的性能是否可靠。而应力集中是金属材料损伤的主要影响因素,因此本课题针对巴克豪森效应与应力检测相关技术进行了深入研究。设计出一套方便、精确、科学的无损检测系统,来实现对铁磁性材料的巴克豪森噪声信号与应力之间关系的评估和检测。本文针对巴克豪森噪声与应力检测技术与方案设计着手,着重分析了磁畴不可逆位移释放的跳跃信号并研究磁畴与应力的关系,从而通过磁化曲线来反映铁磁材料的基本性能。探讨了磁滞回线的相关特性和提取多种特征参数比如矫顽力、剩磁、磁滞等来判定材料的疲劳损伤情况、材料微观结构的变化和残余应力的大小。然后本文根据巴克豪森基本检测原理和磁化Q点的精确分析,通过对磁轭结构Ansys系统仿真和线圈参数的计算,实现磁轭的形状、大小、线圈的匝数线径的参数确定,成功的设计并制作了本次实验应力检测传感器,并实现了精确探测;针对信号检测部分,作者对比研究了TMR高精度磁阻传感器和传统的线圈传感器的不同,并对其采集到的信号分析,最终实现对检测传感器的选型。软件部分本文通过matlab软件处理方法,使得带有混叠噪声的数据信号自动生成小波消噪或压缩的阈值选取函数,然后利用wdencmp命令可以对信号重构,最后对信号进行平滑滤波便可实现对噪声信号的提取。通过对巴克豪森噪声信号的特征值提取,来建立起信号各特征值与应力相关关系曲线,以利于最后的实验分析;通过引入EMD分解,实现对本次信号的详细分解,了解其信号的构造,从而更好的进行时频分析,提高最终的材料应力与特征模型的精度。实验部分的展开针对传统论文对数据标准设定精度不足的情况下,本文通过对应力加载平台的标定数据为基准,还引入包括对应变片的温度补偿处理和引入校准传感器PGA308单极性可编程放大器来实现精确标定,来作为巴克豪森信号与应力检测的基准;通过构建相关函数来实现对巴克豪森和应力准确预测;最后通过回归分析实现对本次实验数据的精度分析。本文总体从磁畴微观角度出发,很好的对相关技术体系应用到应力评估中。研究了磁滞回线、表面漏磁场、巴克豪森应力评估技术,开发了相关应力传感器和相关软件处理方法等,为金属试件应力状态评估检测奠定了理论基础,为研发新的磁传感器和磁无损检测设备提供了技术手段。