基于磁巴克豪森效应的P92钢热老化检测仪器设计

针对火电厂锅炉和主蒸汽管道用钢——P92钢在服役时的热老化程度检测,以HDSP-SUPER 28335开发板为核心研制了一套基于MBN效应的检测仪器,该仪器具有激励信号的产生,MBN信号的采集、处理、显示及存储功能,且灵敏度高、功能全面,可以用于试验研究;针对不同钢种对激励信号敏感程度不同的问题,开展了对于标准P92钢MBN信号检测适用激励信号的试验研究,根据激励信号幅值与MBN信号均方根值的变化关系确定了激励信号的幅值,根据不同激励信号频率产生的MBN信号的波形效果选择了激励信号的频率。

针对RPV钢磁巴克豪森噪声检测的传感器设计

辐照损伤是影响RPV使用寿命的重要因素,为了提升MBN信号检测仪器对RPV钢辐照损伤程度的评估性能,设计一种小型化MBN信号检测传感器;该传感器是由H型硅钢片磁轭、激励线圈、感应线圈和工型锰锌铁氧体构成,可以使检测仪器获得更为稳定的MBN信号,从而对RPV钢的辐照损伤进行有效评估;此外,利用电磁仿真软件ANSYS Maxwell对励磁模块进行了仿真与分析,获得试件的有效磁化区域,即长度8 mm(磁轭两脚之间的距离)、宽度8 mm(磁轭的厚度)、深度约为1 mm(试件的厚度)的立方体;为了降低激励信号对MBN信号接收的影响,分析了试件上方的磁感应强度分布,获得了MBN信号接收器应该位于磁轭两脚的中间位置;最后通过对RPV试样测量数据结果分析,确定了最佳激励信号的幅值为7 V,频率为6 Hz。

基于PSO-SVR的巴克豪森效应特征信号预测环轧件残余应力

高温合金环轧件中的残余应力会影响构件的后续加工性能和使用寿命,其定量检测是无损检测应用中的难点。为了提高残余应力巴克豪森噪声定量检测的准确性,以高温合金GH2907环轧件为母材制作拉伸试样,在加载状态下原位采集巴克豪森噪声信号,提取均方根、脉冲因子等15种巴克豪森信号特征值;利用核主成分分析法进行检测信号特征数据降维,利用降维结果与对应的试样平均应力构建样本集,将粒子群优化(PSO)与支持向量回归(SVR)结合进行参数寻优,建立巴克豪森信号特征与残余应力间的连续变量回归模型;以实际工件为检测对象,以盲孔法测得残余应力结果为对比,验证预测模型的有效性和准确性。结果表明,所建立的应力预测模型拟合优度为0.9318,测试样本残余应力评价的平均相对误差为7.1%。与单一参数的巴克豪森残余应力线性评价模型相比,PSO-SVR应力预测模型拟合优度高,误差小,泛化性能好,可实现残余应力的检测与高精度评价。

软磁材料磁巴克豪森噪声测量系统与影响因素研究

磁巴克豪森噪声信号(MBN)常用来进行材料的无损检测,低频磁场激励下软磁材料的MBN可以用来研究实际工况下此类材料的形变、应力和缺陷等。为此建立了一种可以同时测量软磁材料MBN和磁滞回线的测量系统,包括励磁模块、信号检测模块和信号处理模块。这些模块实现了不同激励信号的生成,且能够对测得的高频MBN信号进行检测和分析处理。利用所研发的实验平台测量了非晶合金、硅钢片等软磁材料的磁场强度、磁感应强度和MBN信号,并对信号进行了放大、滤波和平滑等处理。之后绘制了MBN的包络曲线和MBN能量环,分析了外加磁场强度、激励频率和感应线圈方式对材料MBN包络的影响规律。发现MBN双峰包络随着磁场强度增加而增加,随着激励频率f mag的增加而变大,但到达一定频率后不再变化;而MBN包络受两种感应线圈影响的主要体在第一个峰值上。研究结果为开展软磁材料MBN特性研究奠定了基础。

巴克豪森技术在烧伤检查中的应用

我公司起落架零件大量采用超高强度钢材料,这类材料在机加过程中极易产生磨削烧伤。高强度钢磨削烧伤的检测方法一般采用酸腐蚀法。我公司技术人员通过采用不同的磨削参数,制作了烧伤程度不同的300M钢试样,先进行酸腐蚀检测法,再使用巴克豪森技术分别对制备的试样进行检测结果的对比分析,选定了适用于300M钢磨削烧伤判定的最佳磁化电压,并得出了磨削烧伤缺陷评定的磁特征Mp值,最终实现能够定性、定量地检测磨削烧伤。

电镀镍膜应变的磁巴克豪森噪声试验表征

探讨了紫铜基板表面电镀镍膜拉应变的磁巴克豪森噪声测试和表征方法。首先,构建了能够同步测量电镀镍膜拉伸过程中应变和磁巴克豪森噪声信号的试验装置,获得了不同厚度镍膜中表面切向磁场强度信号,以及不同应变条件下的磁巴克豪森噪声,并从两种信号中筛选出对镍膜厚度、应变敏感的特征磁参量;最后,通过方程拟合分析了特征磁参量对镍膜厚度、拉应变的定量表征能力。结果表明,随着镍膜厚度增加,切向磁场强度的基波幅值(A_(1))呈现良好线性下降趋势;磁巴克豪森噪声特征参量(M_(max)或M_(mean))和拉应变的依赖关系服从指数型衰减函数关系。通过组合两种信号的特征参量,可以实现镍膜厚度和拉应变的定量检测。

基于磁巴克豪森效应的P92钢热老化状态检测

针对火电厂锅炉和主蒸汽管道P92钢服役时的热老化状态检测,开发了基于MBN(磁巴克豪森噪声)效应的热老化检测仪器;对不同硬度P92钢进行MBN信号测量,选择了基于启发式硬阈值原则的小波包算法作为滤波算法;得到了MBN信号4种特征值与P92钢硬度值之间的关系;以硬度作为评价热老化状态的参数,对不同服役时长的P92钢试样进行MBN信号检测。试验结果表明,当服役时间小于30000 h时,材料的硬度有小幅度的增大,当服役时间为30000~70000 h时,材料的硬度下降较快,并在服役时间达到70000 h后,硬度下降趋于平缓,微观上表现为4种强化机制对于材料硬度的影响。

磁巴克豪森噪声重构磁滞特征的磨削烧伤检测方法

探究轴承滚道磨削烧伤程度的磁巴克豪森噪声重构磁滞回线表征方法,通过积分重构算法将时域上的磁巴克豪森噪声信号映射到高维度的磁滞特征图像空间,再通过高维空间的磁滞特征图像揭示磁巴克豪森噪声隐含的磨削烧伤信息,实现磨削烧伤类型的识别。研究铁磁材料重构磁滞回线的重构算法,开展重构磁滞曲线随应力变化的试验研究,利用重构磁滞特征评估烧伤应力,进一步利用重构磁滞特征参数分析回火烧伤、淬火烧伤的分布特征。实验结果表明,通过重构磁滞特征参数对烧伤区域的磁巴克豪森信号进行分析,可以实现轴承滚道磨削烧伤类型的识别分类。

基于磁巴克豪森技术的铁磁材料应力无损检测系统研究

我国工业化程度越来越高,大量机械零件长期服役,对机械结构件应力无损检测的需求增大。本文基于磁巴克豪森噪声(Magnetic Barkhausen noise,MBN)技术,搭建用于评估拉伸应力的优化无损检测系统;检测系统将电压放大器和带通滤波器由虚拟仪器Labview模拟代替,避免元器件对MBN信号的噪声干扰;通过实验分别拟合拉伸应力与MBN信号特征值均方根、波形因子、重心频率的函数关系,结果表明均方根值具有较高的置信度。

基于巴克豪森效应的无损检测技术应用现状

基于巴克豪森效应的无损检测技术可用于应力、硬度、晶粒度、磨削烧伤等的检测，因其具有快速、无损、定量等优点而受到关注。综述了巴克豪森效应国内外研究现状。围绕基于巴克豪森效应的无损检测技术，介绍了其在应力、硬度、晶粒度、磨削烧伤检测上的应用情况，并给出了应力、应变、硬度、晶粒度及磨削烧伤与磁巴克豪森噪声信号之间的关系。简述了MBN传感器设计要点。

巴克豪森噪讯无缝线路应力检测仪的研制及应用

利用磁巴克豪森效应原理研制了巴克豪森噪讯无缝线路应力检测仪,该检测仪可用来检测铁轨的内部应力、表面硬度及疲劳损伤,可以实现在线、瞬态以及便携式测量。通过在北京丰台区工务段选取一段无缝线路,采用该仪器对此段无缝线路的缓冲区、伸缩区以及固定区进行定点检测,研究整根铁轨内部残余应力的变化,发现铁轨内的残余应力基本维持在一个固定的数值,从实验过程和结果得出该检测技术是可行的。

时间差型磁通门敏感单元巴克豪森噪声处理研究

敏感单元是时间差型磁通门传感器的核心,磁芯在交变磁场激励下产生巴克豪森噪声,该噪声直接影响后续电路输出信号质量及时间差检测,限制了磁通门稳定性和灵敏度的提高。针对时间差型磁通门的工作原理,对巴克豪森噪声特点进行分析,研究该噪声与磁芯磁导率之间的关系。在Simulink仿真平台上以动态反正切磁滞回线模型为基础,搭建敏感单元巴克豪森噪声模型。根据噪声分布规律将小波滤波应用到感应信号去噪处理中,利用时间差信噪比对比分析不同滤波方法的效果。仿真及实测结果表明,小波滤波能有效去除巴克豪森噪声,时间差信噪比提高133倍,时间差波动小于35μs,为提高时间差型磁通门敏感单元检测精度和稳定性提供了依据。

利用巴克豪森效应测定钢轨纵向应力

依椐巴克豪森效应,用特制的检测器和信号处理系统,研究了钢轨材料中的巴克豪森信号随拉应力、压应力和温度的变化关系,发现在材料弹性范围内,巴克豪森信号随拉应力增加而增加,随压应力的增加而减小,并与温度变化呈线性关系.将测试仪进行改进后,可用于现场动态测试.

基于巴克豪森效应的钢轨应力检测系统设计

无缝钢轨的温度应力检测对于保证铁路运输安全、避免事故具有重要的意义。在分析现有钢轨检测技术的基础上,根据磁巴克豪森效应的特性,对钢轨温度应力检测系统进行了研究,提出了一套完整的设计方案。该方案采用ARM9处理器以及嵌入式Linux操作系统、以Qt/E作为GUI提供人机界面,能够对钢轨内部的温度应力进行实时在线测量。根据对实际钢轨温度应力检测的结果可以得出该设计的检测系统具有精度高(测量误差在0.5 MPa)、响应速度快、可视化效果好以及支持在线测量等优点,具有较高的实用价值。

磁巴克豪森噪声重构磁滞参数的硬度测定方法

针对铁磁性材料硬度指标的快速、定量、无损检测的实际需求,揭示了材料微观结构变化对磁巴克豪森噪声信号的影响机理,提出了采用磁巴克豪森噪声重构磁滞参数作为无损定量评价材料力学性能硬度指标。采用不同热处理制度对45钢试件进行处理,得到一组具有硬度梯度的标定试件;通过比较标定试件上不同激励电压对磁巴克豪森检测系统灵敏度的影响,选择最佳激励电压;采用磁巴克豪森噪声检测技术对不同热处理标定试件进行检测,对检测信号数据进行后处理,得到磁巴克豪森噪声能量滞后周期循环曲线,即重构磁滞回线。计算不同热处理45钢标定试件4种重构磁滞参数,构建材料力学性能硬度指标、微观结构及4种重构磁滞参数之间的映射关系,得到磁巴克豪森噪声重构磁滞参数评价45钢硬度的标定模型,并对标定模型进行验证,标定模型预测硬度误差基本满足工程应用10%的指标要求。

磁巴克豪森应力检测仪研制

基于磁巴克豪森效应原理研制了一种铁磁性材料应力检测仪。该仪器包含磁巴克豪森传感器、低频连续功率放大器、低噪声小信号放大器和应力标定等多项技术,可对不同铁磁性材料应力状态进行检测与评估。工程现场实验表明所开发的检测仪器具有快速、便捷进行在役设备关键部位应力分布扫描检测的优点,且应力检测灵敏度和准确度高。

巴克豪森噪声在应力及疲劳损伤检测上的应用

针对铁磁材料的应力状况、疲劳寿命及硬度等力学参数的测量手段和方法，利用铁磁性材料的特性之──—ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｂａｒｋｈａｕｓｅｎ ｎｏｉｓｅ效应，依据磁弹噪讯理论，研究了磁弹噪讯产生的机制，并研制出磁弹噪讯传感器和相应的铁磁材料应力与疲劳损伤检测仪器．实践证明：所研制的检测仪器及检测技术具有检测速度快、检测精度高、便于携带的优点．

一种钢板空气隙缺陷的巴克豪森检测方法

基于巴克豪森效应,提出了一种钢板空气隙缺陷无损检测的方法。根据趋肤效应,改变交变磁场的频率对钢板进行逐层扫描检测,通过检测在不同激励频率下钢板表面接收到的巴克豪森信号,分析信号扫频曲线是否出现拐点,从而实现对钢板内空气隙缺陷的检测。对Q235钢板试样进行缺陷检测实验,结果表明该方法可实现对钢板内部空气隙缺陷的检测和定位。

基于巴克豪森效应的管道应力内检测数值计算

针对管道应力集中、机械划伤与腐蚀辨别在线内检测的需求,开展基于巴克豪森效应(MBN)的油气管道内检测励磁数值计算及试验研究。通过管道周向励磁仿真,确定了管道磁巴克豪森应力内检测系统中传感器的布置位置与角度。在靠近磁极的位置管壁磁通变化梯度最大,磁感应线的大小和方向都发生了改变,检测到连续磁巴克豪森噪声信号效果更佳。通过管道励磁数值模拟,定量计算了不同励磁参数下管壁磁化的规律,初步确定了电磁和永磁激励下获取磁巴克豪森信号的励磁参数。研究结果可为管道应力内检测励磁装置的设计提供依据。

基于磁巴克豪森原理的铁磁材料各向异性检测技术综述

磁巴克豪森噪声是由铁磁材料内部组织结构与磁畴的相互作用产生的一种微观电磁现象,是连接材料微观组织和宏观性能的重要桥梁,通过检测和分析磁巴克豪森噪声信号能够间接反映材料的组织结构状态。基于此原理,磁巴克豪森噪声技术发展成为一种广泛应用的无损检测方法。常规材料大多是各向同性的,意味着沿材料不同取向获得的磁巴克豪森噪声信号理论上是相同的,磁巴克豪森噪声技术可用于检测各向同性材料的硬度、弹性模量、晶粒尺寸、相含量、位错密度和渗碳层深度等。而在实际检测时,磁巴克豪森信号通常是各向异性的,造成这种现象的因素可以分为外部因素(包括外力和外磁场)和内部因素(包括晶胞参数、晶粒取向、残余应力等)。当建立外力和磁巴克豪森噪声信号的关系后,便可以通过磁巴克豪森噪声信号间接检测材料的受力状态,这在实际工程应用中是非常有价值的。通过建立内部因素和磁巴克豪森噪声信号的关系,则能够利用磁巴克豪森噪声技术检测材料的微观组织结构,对于材料的检测和制造工艺技术的反馈都具有重要意义。因此,磁巴克豪森噪声各向异性检测技术,无论是在工程应用领域还是在科研领域都具有重要价值。本文介绍了磁巴克豪森各向异性检测技术的仪器及工作原理、磁巴克豪森噪声的理论基础和分析方法,综述了借助磁巴克豪森噪声各向异性检测技术来研究材料受到的外力、外磁场和材料织构的相关进展;同时探讨了该技术在激光增材制造和激光再制造这两个热点领域中的应用潜力。