【摘要】：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,我國(guó)工業(yè)化水平逐漸提高,各種機(jī)械設(shè)備的使用也日漸廣泛。鐵磁材料因?yàn)榫哂辛己玫膹椥�、塑性和�?qiáng)度而被廣泛應(yīng)用于各種設(shè)備和零件的生產(chǎn)制造,在我國(guó)乃至世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)重要地位,針對(duì)鐵磁材料的無損檢測(cè)也就顯得十分重要。本文開發(fā)了電渦流和巴克豪森相融合的無損檢測(cè)系統(tǒng),主要工作如下:介紹了電磁融合無損檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀;從電磁學(xué)方面闡述了電渦流檢測(cè)原理和分析方法;從微觀結(jié)構(gòu)方面解釋了鐵磁材料磁疇和磁疇壁,磁化曲線和磁滯回線的概念,闡述了巴克豪森信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理、影響因素和分析方法,然后從檢測(cè)原理和可行性兩個(gè)方面闡明了電渦流和巴克豪森融合檢測(cè)的理論基礎(chǔ)。開發(fā)了電磁融合無損檢測(cè)系統(tǒng)。使用不同的激勵(lì)線圈和檢測(cè)元件設(shè)計(jì)了不同的傳感器,對(duì)主要元器件進(jìn)行選型并設(shè)計(jì)制作了信號(hào)發(fā)生電路、功率放大電路、電流測(cè)量電路、信號(hào)調(diào)理電路,選擇合適的數(shù)據(jù)采集卡采集最終信號(hào)。基于LabVIEW開發(fā)系統(tǒng),設(shè)計(jì)了無損檢測(cè)軟件系統(tǒng),構(gòu)建了參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)分析三個(gè)主要的功能模塊,集合成為一個(gè)完善易用的無損檢測(cè)軟件。基于所開發(fā)的電磁融合無損檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。針對(duì)塑性變形和缺陷檢測(cè)設(shè)計(jì)了拉伸試樣和開槽缺陷試樣,針對(duì)不同材料性質(zhì)的檢測(cè)開槽缺陷試樣使用三種不同材料制作,提取檢測(cè)信號(hào)的電渦流和巴克豪森時(shí)域特征值,包絡(luò)線和峰值、半高全寬、峰寬比特征值,磁滯回線和飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、剩磁、矯頑力特征值。分析激勵(lì)信號(hào)參數(shù)和提離效應(yīng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響,研究塑性變形、開槽缺陷和不同材質(zhì)的檢測(cè)結(jié)果。最后對(duì)本文的主要工作進(jìn)行了詳細(xì)總結(jié),并對(duì)進(jìn)一步的研究工作進(jìn)行展望和規(guī)劃。
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圖片說明： 2.3 融合檢測(cè)原理與可行性分析2.3.1 融合檢測(cè)原理由上文電渦流和巴克豪森的檢測(cè)原理可以看出，二者有各自的優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)、以及適用情況。電渦流由于趨膚效應(yīng)的存在適用于表面缺陷檢測(cè)，巴克豪森適合深層或下表面缺陷檢測(cè)。因此，將兩種檢測(cè)方式有機(jī)結(jié)合，可以提高檢測(cè)范圍和檢測(cè)精度。融合檢測(cè)的基本思路就是通過檢測(cè)系統(tǒng)同時(shí)獲得不同檢測(cè)信號(hào)或者混合信號(hào)，再利用信號(hào)處理技術(shù)對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析與處理，得到所需信號(hào)及其特征值，最后通過數(shù)據(jù)融合技術(shù)，，分析不同特征值，得到檢測(cè)結(jié)果[45]。①機(jī)理層融合機(jī)理層融合是最底層的融合，通過不同檢測(cè)方式在基本原理上的關(guān)系進(jìn)行融合檢測(cè)。對(duì)于本文的電渦流和巴克豪森，均是通過一個(gè)激勵(lì)線圈，對(duì)被測(cè)鐵磁材料進(jìn)行激勵(lì)，然后通過磁敏傳感器采集信號(hào)，鐵磁材料微觀組織變化或損傷均會(huì)對(duì)檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生影響，也就可以通過檢測(cè)信號(hào)反映被測(cè)試件狀態(tài)。如圖 2.20 所示，將采集到的信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變化，得到信號(hào)在頻域范圍內(nèi)的分布。
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圖片說明： Fig3.4 Classified by winding method3.2.2 傳感器檢測(cè)模塊檢測(cè)傳感器主要用來拾取磁信號(hào)，并將磁信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，一般常用的磁敏傳感器主要有霍爾傳感器、巨磁阻傳感器和檢測(cè)線圈[47]。①霍爾傳感器當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過導(dǎo)體時(shí)，載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生一附加電場(chǎng)，從而在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢(shì)差，這一現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)。霍爾傳感器就是基于霍爾效應(yīng)制成的磁通密度傳感器。霍爾傳感器一般采用硅工藝，敏感元件和信號(hào)放大調(diào)理電路可以封裝集成在一起，所以具有體積小、遲滯效應(yīng)小、線性度高、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。UGN3503 是 AllegroMicrosystems 公司生產(chǎn)的霍爾傳感器，隨磁場(chǎng)強(qiáng)度變化而線性變化，可以準(zhǔn)確檢測(cè)非常小的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化。圖 3.5 為 UGN3503 霍爾傳感器和封裝引腳圖。圖 3.6 為原理圖。表 3.1 為 UGN3503 霍爾傳感器主要技術(shù)參數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH878

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本文編號(hào)：2514032