专利名称：一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法
技术领域：
本发明涉及一种管道的漏磁检测方法，尤其是涉及一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法。
背景技术：
目前的管道检测使用的方法一般有漏磁检测、超声检测、远场涡流检测、射线检测等。其中，漏磁检测是当前无损检测领域最常用的方法之一，它适用于各种铁磁性材料构件 (如钢轨、钢管、钢丝绳、罐体等)表面以及内部缺陷的检测，因此得到了深入的发展和广泛的应用。但在区分内、外表面缺陷的漏磁检测问题上，国内外的研究均比较鲜见。国内主要是引进进口设备，它是采用滤波的方法来分离内、外表面信号，其检测原理是当缺陷发生在内表面时，漏磁场信号比较尖锐，高频成分偏多；当缺陷发生在外表面时，由于外层铁磁层的均化和平滑，泄漏到内表面的漏磁场信号变得相对平缓，主频成分会向低频端偏移。利用一定带宽的高通和低通滤波器就可以分离出内、外表面缺陷引起的漏磁信号。但是该方法效果不理想，容易受到检测速度的影响，准确率只能达到50%左右。中国专利CN101216460A《基于交直流复合磁化的漏磁检测内外壁缺陷的识别方法》公开了一种识别内外壁缺陷的方法，它利用交流磁化深度浅和直流磁化深度深的特点， 用复合的交直流磁化场来进行漏磁检测，根据缺陷漏磁信号中的交流分量信息来对识别内外壁缺陷。该方法充分利用了交流磁化适于检测浅缺陷的特点，能够有效地检测内表面的缺陷。但是该方法需要对检测到的漏磁场信号进行二次处理，才能得到直流、交流分量的漏磁场数据，这就降低了信噪比，并增加了检测的复杂性和测量误差。同时，为了产生足够大的磁化�。浯呕魍洗螅倚枰洗蟮募だ藕�。
发明内容
本发明的目的在于为了解决上述存在的问题，提供一种可分时进行永磁与交直流复合磁化，实现内、外表面缺陷的漏磁场检测在时间上的分离，以此达到识别内、外表面缺陷的功能，而且具有检测精度高、原理简单、操作方便等优点，可应用于钢管、罐体、钢板等的检测的永磁与交直流复合的漏磁检测方法。本发明包括以下步骤I)将磁化器置于待测铁磁体表面，并按设定的提离值对待测铁磁体进行扫描检测，所述磁化器由绕有激励线圈的U型磁芯和永磁铁组成；2)往激励线圈施加直流激励信号，在永磁铁和激励线圈的共同作用下，将待测铁磁体局部磁化至饱和状态，这时在待测铁磁体内、外表面的缺陷处将产生漏磁�。�3)利用检测元件以设定的提离值对步骤2)所述漏磁场进行检测，并将检测到的漏磁场信号B1与设定的阈值λ 1进行比较，以判断待测铁磁体是否存在缺陷，若B1 < X1，说明待测铁磁体不存在缺陷，则继续步骤2)的检测；若B1 > X1，说明待测铁磁体存在缺陷， 则进行下一步骤的检测；
4)退除直流激励信号，往激励线圈施加交流激励信号，这时在永磁铁和激励线圈的共同作用下，磁化器将产生一交变磁化�。诮槐浯呕〉募だ拢馓盘迥诒砻娴娜毕荽し⒊鼋槐渎┐懦。馓盘逋獗砻娴娜毕荽Φ拇懦〈锊坏奖ズ停床换岵┐懦。�5)用检测元件对步骤4)所述漏磁场进行检测，并对检测到的交变漏磁场信号进行处理，得到漏磁场信号中交流部分频率分量的幅值B2，将B2与设定的阈值λ 2进行比较， 以判断缺陷在待测铁磁体的内表面还是外表面，若B2 < λ 2，说明缺陷在待测部件的外表面，则继续重复步骤2)的检测；若民> λ2，说明缺陷在待测铁磁体的内表面，则继续重复步骤⑷的检测。在步骤I)中，所述激励线圈可绕于U型磁芯两侧，并且两侧的激励线圈匝数相等、 缠绕方向相反；所述提离值可为O. 5 2mm。在步骤2)中，所述待测铁磁体局部磁化至饱和状态的80 %。在步骤3)中，所述检测元件可采用霍尔元件等。在步骤4)中，所述交流激励信号的频率可为I 20KHz。在步骤5)中,所述交变漏磁场信号处理的具体方法可为(I)利用数据采集电路对漏磁场信号进行采样，所述数据采集电路可采用数据采集卡等;(2)运用时频变换算法将采样得到的时域信号转化为频域信号，所述时频变换算法可采用快速傅里叶变换等；(3)求出频谱信号中交流频率相对应的幅值B2。所述激励线圈的激励信号为分时的直流、交流信号。与现有技术相比，本发明具有如下优点I、本发明采用分时进行交、直流磁化的方法，来实现内、外表面缺陷的漏磁场检测在时间上的分离，从而提高了信噪比和测量精度，能够满足工程质量评价要求。2、本发明采用激励线圈和永磁铁复合磁化的方法，在进行直流磁化时，激励线圈只需要提供20%的磁化量，因此大大降低了线圈的匝数，有效地克服了磁化器过于庞大的缺点。3、采用本发明的线圈缠绕方式，使得U型磁芯两侧激励线圈的外泄磁场在检测元件处实现相互抵消，从而降低外泄磁场对检测结果的干扰。为了解决上述中存在的问题，本发明提出了一种分时进行永磁与交直流复合磁化的方法，来实现内、外表面缺陷的漏磁场检测在时间上的分离，依此来达到识别内、外表面缺陷的功能。该方法具有检测精度高，原理简单，操作方便的优点。可应用于钢管、罐体、钢板等的检测，具有广泛的市场前景。
图I为永磁与交直流复合的漏磁检测原理图。图2为在永磁与激励线圈复合的直流磁化场作用下，内、外表面缺陷的磁场分布图。图3为在永磁与激励线圈复合的交变磁化场作用下，内、外表面缺陷的磁场分布图。其中细线表示交流磁化场,粗线表示直流磁化场。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明。图I是永磁与交直流复合的漏磁检测原理图。本发明的检测装置主要由U型磁芯
I、激励线圈2、永磁铁3、极靴4、检测元件5组成。激励线圈2绕于U型磁芯I两侧并且两激励线圈的匝数相等、缠绕方向相反。永磁铁3固定于U型磁芯I的两端。极靴4固定于永磁铁3下方,并以一定的提离值H1置于待测铁磁体6上方。检测兀件5固定于磁化器的两磁极中间，并以一定的提离值H2置于待测铁磁体6上方。本发明方法的检测原理是根据内外表面缺陷对交、直流磁化场的不同响应特征， 来判别缺陷所在的位置。如图2所示(图2中标记5为检测元件)，直流磁化场将待测铁磁体磁化至饱和状态时，内表面和外表面缺陷都能激发出漏磁信号，且都能被置于内表面上方的检测元件检测到；如图3所示，交流磁化场由于“趋肤效应”，其磁场主要集中于待测铁磁体的内表面，因此只能激发出内表面缺陷的漏磁�。欢来盘拇懦≈饕杏诖馓盘宓耐獗砻妫湮茨苁固盘宕锏酱疟ズ妥刺虼嗽谕獗砻娴娜毕荽γ挥新┐懦〔�。本发明提供的一种永磁与交直流复合的漏磁场检测方法，其主要检测步骤为(I)按照图I所示，将磁化器置于待测铁磁体表面，并按设定的提离值O. 5 2_ 对待测铁磁体进行扫描检测。(2)往激励线圈2施加直流激励信号，在永磁铁3和激励线圈2的共同作用下，将
待测铁磁体局部磁化至饱和状态。其中，永磁铁3产生的磁化场使待测铁磁体的磁感应强
度达到磁饱和状态的80%。可以利用如下公式(I)计算待测铁磁体局部的磁通密度，以判
断其磁饱和状态，
权利要求
1.一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法，其特征在于包括以下步骤1)将磁化器置于待测铁磁体表面，并按设定的提离值对待测铁磁体进行扫描检测，所述磁化器由绕有激励线圈的U型磁芯和永磁铁组成；2)往激励线圈施加直流激励信号，在永磁铁和激励线圈的共同作用下，将待测铁磁体局部磁化至饱和状态，这时在待测铁磁体内、外表面的缺陷处将产生漏磁�。�3)利用检测元件以设定的提离值对步骤2)所述漏磁场进行检测，并将检测到的漏磁场信号B1与设定的阈值入1进行比较，以判断待测铁磁体是否存在缺陷，若Bi< X1，说明待测铁磁体不存在缺陷，则继续步骤2)的检测；若&> X1，说明待测铁磁体存在缺陷，则进行下一步骤的检测；4)退除直流激励信号，往激励线圈施加交流激励信号，这时在永磁铁和激励线圈的共同作用下，磁化器将产生一交变磁化�。诮槐浯呕〉募だ拢馓盘迥诒砻娴娜毕荽し⒊鼋槐渎┐懦。馓盘逋獗砻娴娜毕荽Φ拇懦〈锊坏奖ズ停床换岵┐懦。�5)用检测元件对步骤4)所述漏磁场进行检测，并对检测到的交变漏磁场信号进行处理，得到漏磁场信号中交流部分频率分量的幅值B2，将B2与设定的阈值λ 2进行比较，以判断缺陷在待测铁磁体的内表面还是外表面，若B2 < λ 2，说明缺陷在待测部件的外表面，则继续重复步骤2)的检测；若B2 > λ2，说明缺陷在待测铁磁体的内表面，则继续重复步骤 ⑷的检测。
2.如权利要求I所述的一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法，其特征在于在步骤I) 中，所述激励线圈绕于U型磁芯两侧，并且两侧的激励线圈匝数相等、缠绕方向相反。
3.如权利要求I所述的一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法，其特征在于在步骤I) 中，所述提离值为O. 5 2mm。
4.如权利要求I所述的一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法，其特征在于在步骤2) 中，所述待测铁磁体局部磁化至饱和状态的80%。
5.如权利要求I所述的一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法，其特征在于在步骤3) 中，所述检测元件采用霍尔元件。
6.如权利要求I所述的一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法，其特征在于在步骤4) 中，所述交流激励信号的频率为I 20KHz。
7.如权利要求I所述的一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法，其特征在于在步骤5) 中，所述交变漏磁场信号处理的具体方法为(1)利用数据采集电路对漏磁场信号进行采样；(2)运用时频变换算法将采样得到的时域信号转化为频域信号；(3)求出频谱信号中交流频率相对应的幅值B2。
8.如权利要求7所述的一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法，其特征在于在步骤(1)中，所述数据采集电路采用数据采集卡。
9.如权利要求7所述的一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法，其特征在于在步骤(2)中，所述时频变换算法采用快速傅里叶变换。
全文摘要
一种永磁与交直流复合的漏磁检测方法，涉及一种管道的漏磁检测方法。磁化器由绕有激励线圈的U型磁芯和永磁铁组成，通过对激励线圈给予不同的激励，让激励线圈、永磁铁分时产生复合的直流磁化场和交变磁化场。测量时，用直流磁化场将待测铁磁体磁化至深度饱和状态，把检测到的漏磁场信号B1与设定的阈值λ1进行比较，来判断待测铁磁体是否存在缺陷；若存在缺陷，再用交变磁化场对待测部件进行磁化，把漏磁场强度的交流频率分量B2与设定的阈值λ2进行比较，来判断缺陷在内表面，还是外表面。有效克服现有技术难于高效、准确识别出内外表面缺陷的缺点，且具有原理简单、操作方便、无需耦合剂、非接触测量等特点。
文档编号G01N27/83GK102590328SQ20121003248
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月14日 优先权日2012年2月14日
发明者吴德会, 孙宝康, 张志杰, 张海荣 申请人:厦门大学
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