《非铁磁性金属材料缺陷的洛伦兹力涡流检测方法及装置.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《非铁磁性金属材料缺陷的洛伦兹力涡流检测方法及装置.pdf（6页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103575803 A (43)申请公布日 2014.02.12 CN 103575803 A (21)申请号 201310576523.6 (22)申请日 2013.11.19 G01N 27/90(2006.01) (71)申请人 南昌航空大学 地址 330063 江西省南昌市红谷滩新区丰和 南大道 696 号 (72)发明人 宋凯 彭旭钊 张丽攀 张士晶 (74)专利代理机构 南昌洪达专利事务所 36111 代理人 刘凌峰 (54) 发明名称 非铁磁性金属材料缺陷的洛伦兹力涡流检测 方法及装置 (57) 摘要 一种非铁磁性金属材料缺陷的洛伦兹力涡流 检测方法及检。
2、测装置， 用于检测材料的表面及内 部深层缺陷， 首先在被检材料表面上方放置一产 生开放磁场的圆柱形永磁体， 使被检材料以一恒 定的速度相对于永磁体发生移动 ； 由材料中感应 出涡流与永磁体产生的开放磁场发生相互作用使 得材料受到洛伦兹力的作用， 永磁体受到一个与 洛伦兹力大小相等方向相反的作用力 ； 利用与永 磁体相连接的测力传感器测得永磁体所受到的 力并转换为电压信号经信号调理电路后， 再经 A/ D 转换电路， 在计算机采集处理模块中呈现出来 ； 本发明方法原理简单， 与传统涡流检测相比， 具有 检测材料内部深层缺陷的优势， 在检测缺陷领域 具有广阔的应用前景。 (51)Int.Cl. 权。
3、利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103575803 A CN 103575803 A 1/1 页 2 1. 一种非铁磁性金属材料缺陷的洛伦兹力涡流检测方法， 其特征在于， 所述的检测方 法包括以下步骤 ： （1） 在被检材料表面上方固定一产生开放磁场的圆柱形永磁体， 永磁体通过一固定装 置与测力传感器相连接， 被检材料位于圆柱形永磁体下方， 然后使被检材料以一恒定的速 度相对于永磁体发生移动 ； （2） 当材料与永磁体发生相对运动时， 材料中感应出涡流与永。
4、磁体产生的开放磁场相 互作用时， 材料将受到洛伦兹力的作用， 根据牛顿第三定律， 永磁体势必受到一个与洛伦兹 力大小相等方向相反的作用力， 利用测力传感测得永磁体所受力并转化为电压信号经信号 调理电路后， 再经 A/D 转换电路， 最后在计算机采集处理软件中呈现出来 ； （3） 通过观察电压信号是否存在明显畸变， 判断材料有无缺陷。 2. 如权利要求 1 所述的一种非铁磁性金属材料缺陷的洛伦兹力涡流检测方法， 其特征 在于， 所述的恒定的速度为大于 0.3m/s。 3. 如权利要求 1 所述的一种非铁磁性金属材料缺陷的洛伦兹力涡流检测方法， 其特征 在于， 所述圆柱形永磁体与被检材料的垂直距离。
5、 H 为 2mm H 5mm。 4. 所述非铁磁性金属材料缺陷的洛伦兹力涡流检测方法所用的检测装置， 它包括包括 包括圆柱形永磁体、 固定装置、 测力传感器、 信号调理电路、 A/D 转换电路和计算机采集处 理模块， 其特征在于， 用于形成开放磁场的圆柱形永磁体连接固定装置的下表面， 测力传感 器连接在固定装置的上表面， 测力传感器获取缺陷引起的永磁体受力发生改变信号， 并转 换为电压信号后传递给与其相连的信号调理电路， 信号调理电路对获得的电压信号进行放 大、 滤波后， 传送给与其相连的 A/D 转换电路， A/D 转换电路和计算机采集处理模块相连。 权 利 要 求 书 CN 1035758。
6、03 A 2 1/3 页 3 非铁磁性金属材料缺陷的洛伦兹力涡流检测方法及装置 技术领域 0001 本发明涉及无损检测领域， 尤其涉及一种非铁磁性金属材料缺陷的洛伦兹力涡流 检测方法及检测装置。 背景技术 0002 现代重大设备大多数在高温、 高压、 高速和高负载条件下运行， 其重要部件广泛采 用新型合金材料， 特别是非铁磁性合金材料如铝合金， 其具有强度高、 密度低和耐腐蚀性强 等特性。 如部件中带有缺陷或设备运行时产生缺陷， 就会降低设备运行的安全性， 甚至导致 恶性事故发生。 因此， 为了在生产和使用过程中及时发现设备中的缺陷， 以进行零件更换或 返修， 保障设备可靠运行及人身安全， 需。
7、要对其实施无损检测。 0003 目前， 常用于非铁磁性金属材料缺陷的电磁类无损检测方法通常为传统涡流检测 法。传统涡流检测法不需要耦合剂， 可以避免与被检测对象直接接触， 且灵敏度高， 但难以 检出材料内部的深层缺陷， 且传感器与材料之间有细微的提离距离差异都将给检测信号带 来极大的影响。 0004 洛伦兹力涡流检测法是在传统涡流检测法基础上发展而来的一种新型电磁无损 检测方法， 其检测原理在于当永磁体与被检材料发生相对运动时， 材料会受到洛伦兹力作 用， 根据牛顿第三定律， 永磁体受到一个与洛伦兹力大小相等方向相反的作用力， 利用测力 传感器测得永磁体所受到力的大小变化， 从而获得缺陷的相关。
8、信息。该方法克服了传统涡 流检测法的不足， 提高了检测材料内部深层缺陷的效率， 且对于传感器和材料间的提离距 离差异敏感度较低。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供了一种非铁磁性金属材料缺陷的洛伦兹力涡流检测方法 及检测装置， 该方法克服了传统涡流检测法难以检出材料内部深层缺陷， 且对于传感器和 材料间的提离距离差异敏感的问题。 0006 本发明是这样来实现的，（1） 在被检材料表面上方固定一产生开放磁场的圆柱形 永磁体， 永磁体通过一固定装置与测力传感器相连接， 然后使被检材料以一恒定的速度相 对于永磁体发生移动 ； （2） 当材料与永磁体发生相对运动时， 材料中感应出涡流与永磁体产生。
9、的开放磁场相 互作用时， 材料将受到洛伦兹力的作用， 根据牛顿第三定律， 永磁体势必受到一个与洛伦兹 力大小相等方向相反的作用力， 利用测力传感测得永磁体所受力并转化为电压信号经信号 调理电路后， 再经 A/D 转换电路， 最后在计算机采集处理软件中呈现出来 ； （3） 通过观察电压信号是否存在明显畸变， 判断材料有无缺陷 ； 所述的恒定的速度为大 于 0.3 m/s（一般为 0.3-0.7m/s） 所述圆柱形永磁体与被检材料的垂直距离 H 为 2mm H 5mm。 0007 实现上述检测方法步骤 （2） 中所涉及的主要装置包括包括圆柱形永磁体、 固定装 说 明 书 CN 103575803 。
10、A 3 2/3 页 4 置、 测力传感器、 信号调理电路、 A/D 转换电路和计算机采集处理模块。其中， 测力传感器用 于缺陷引起的永磁体受力发生改变的获取， 并将其转化电压信号， 传送给信号调理电路， 信 号调理电路对获得的电压信号进行放大、 滤波后， 传送给 A/D 转换电路并转换为数字信号 后最终送入计算机采集处理模块进行处理。 0008 本发明的技术效果是 ： 本发明的实质是利用一永磁体在材料表面产生一开放磁 场， 且材料与永磁体发生相对运动时在材料中产生洛伦兹力， 根据牛顿第三定律， 永磁体受 到一个与洛伦兹力大小相等方向相反的作用力， 利用测力传感器测得永磁体所受到力变化 并转化为。
11、电压信号， 从而获得缺陷的相关信息， 它具有材料内部深层缺陷检测效果好， 检测 方便快捷的优点。 附图说明 0009 图 1 为本发明检测方法的原理示意图。 0010 图 2 为本发明检测方法的装置总体结构示意图。 0011 图 3 为本发明检测方法的装置扫查示意图。 0012 在图中， 1、 圆柱形永磁体 2、 固定装置 3、 测力传感器 4、 被检材料 5、 开放磁 场 6、 涡流 7、 信号调理电路 8、 A/D 转换电路 9、 计算机采集处理模块。 具体实施方式 0013 下面结合附图对本发明作进一步详细说明 ； 本发明检测方法原理如图 1 所示， 首先在被检材料 4 表面上方放置一产。
12、生开放磁场 5 的圆柱形永磁体 1， 然后使下方的被检材料 4 以一恒定的速度 V 相对于圆柱形永磁体 1 发 生移动 ； 此时， 由被检材料4中感应出涡流与圆柱形永磁体1产生的开放磁场5发生相互作 用使得被检材料 4 受到洛伦兹力 F0的作用， 根据牛顿第三定律， 圆柱形永磁体 1 则受到一 个与洛伦兹力 F0大小相等方向相反的作用力 F1， 利用测力传感器测定 F1就评估被检材料 4 的缺陷 ； 下面结合具体实施例详细阐述本发明， 其步骤包括 ： （1） 在被检材料表面上方 2 5mm 处固定一产生开放磁场的直径为 20mm、 高为 30mm 的圆柱形永磁体， 永磁体通过一固定装置与测力传。
13、感器相连接， 然后使被检材料以大于 0.3 m/s（一般为 0.3-0.7m/s） 以上的恒定速度相对于永磁体发生移动 ； （2） 当材料与永磁体发生相对运动时， 材料中感应出涡流与永磁体产生的开放磁场相 互作用时， 材料将受到洛伦兹力的作用， 根据牛顿第三定律， 永磁体势必受到一个与洛伦兹 力大小相等方向相反的作用力， 利用测力传感测得永磁体所受力并转化为电压信号经信号 调理电路后， 再经 A/D 转换电路， 最后在计算机采集处理软件中呈现出来 ； （3） 通过观察电压信号是否存在明显畸变， 判断材料有无缺陷。 0014 如图2所示， 本发明检测装置包括圆柱形永磁体1、 固定装置2、 测力传。
14、感器3、 信号 调理电路 7、 A/D 转换电路 8 和计算机采集处理模块 9。测力传感器 3 用于测得圆柱形永磁 体1所受作用力， 并将其转化电压信号， 传送给信号调理电路7， 信号调理电路7对获得的电 压信号进行放大、 滤波后， 传送给 A/D 转换电路 8， 并转换为数字信号并最终送入计算机采 集处理模块 9 进行处理。计算机采集处理模块 9 实现信号采集、 信号显示和数据存储等功 说 明 书 CN 103575803 A 4 3/3 页 5 能， 对接收的数据进行处理， 判断数字电压信号是否存在畸变， 获得被检材料 4 是否存在缺 陷的信息。 0015 本发明检测方法的装置扫查示意图如。
15、图 3 所示， 直径为 20mm、 高为 30mm 的圆柱形 永磁体 1 通过固定装置 2 与测力传感器 3 相连接， 圆柱形永磁体 1 与被测材料 4 垂直， 二者 之间的垂直距离为 H， 2mm H 5mm。圆柱形永磁体 1 在被测材料 4 上方产生一开放磁场 5， 且被测材料 4 以一恒定速度 0.5m/s 相对于圆柱形永磁体 1 向左发生移动。此时， 被测材 料 4 中感应出涡流 6 与开放磁场 5 相互作用使得被测材料 4 受到洛伦兹力 F0的作用， 圆柱 形永磁体 1 受到其反作用力 F1， 利用测力传感器 3 测得 F1， 即可表征缺陷。 说 明 书 CN 103575803 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103575803 A 6 。