基于微磁理论的镀层工件裂纹检测仪 检测仪技术指标

摘要：以具有镀层的铁磁零部件的裂纹检测为背景，阐述了微磁裂纹检测仪的主要原理、裂纹特征二次梯度提取及裂纹检测的实现。
关键词：镀层零件；微磁检测；二次梯度

Instrument of Testing Crack for the Parts with Plating Layer Based on Micromagnetic Theory
CHEN Guiqin1, XU Zhangsui2, WANG Feng2, ZHOU Hailin2
(1.Hebei Higher Special School of Engineering, Cangzhou 0 61001, China;
2.Ordnance Engineering College, Shijiazhuang 050003, China)
Abstract: Using the crack detection of ferromagnetic materials p arts with plating layer as a sample, the micromagnetic crack testing principle s, the crack characteristic extracting based on double gradient, and realizing o f crack testing were introduced in this paper.
Key words: parts with plating layer; micromagnetic detection; double gradient

镀层工件是指在钢材料表面镀有如铬、镍、锌等金属的工件，镀层厚度约为20～80μm。这些金属的磁导率近于1，不适于采用磁粉探伤；其镀层覆盖在铁磁工件表面，也不适于电涡流探伤和超声探伤方法。笔者在国家自然科学基金资助项目研究中，运用微磁检测技术对这种工件裂纹进行了检测，取得了满意的效果。

1 裂纹微磁检测原理

由材料的微观磁特性可知：(1)当外加机械应力时，会使材料中的晶格组织发生变化。在损伤区边缘出现附加磁极，产生磁荷聚集，形成磁场，材料对外显示磁性。缺陷不再扩展，其缺陷磁场强度保持不变。(2)当材料内部存在裂纹、夹杂等缺陷时，也会破坏原来的晶格，形成累计磁场，对外显磁性。

因此在内应力集中或缺陷集中的地方，金属导磁率下降，形成一内部磁源。这一内部磁源向金属表面传递，形成泄漏磁场，其切向分量最大，法向分量具有从正过零到负的变化过程。

金属构件缺陷的存在，就一定产生磁畴固定结点，形成内部磁场。这种磁场十分微弱，按微磁学原理称为微磁点，其检测过程称为微磁检测。

2 裂纹磁畴结点磁荷变异

裂纹磁畴结点磁场按静态磁场的特点向材料表面传递。设裂纹呈V形，宽度为2b，深度为d，长度为L，铁磁材料相对磁导率为μr(如图1所示)。当磁场通过两种介质分界面时，磁感应强度的法向分量是连续的。因此磁场由铁磁区(区域1)进入空气(由于铬与空气的导磁率都近似为1，可认为是一个区域，记为区域2)有：

式中n为法线方向，M1、M2为磁化强度，M2=0，δs为磁荷面密度，它是由μ0M1法线分量在两种不同介质分界面上的不连续形成的，表明磁荷分布在边界处会发生变异，即出现正负峰，检测这一变异就可以发现裂纹。而变异的峰值、位置等特性就反应了裂纹的形状和尺寸。因此磁荷变异理论就形成了裂纹检测的基础。

由文献［5］，对如图2所示V形裂纹，磁偶极子在测试点P处产生的磁场其垂直分量为：

3 裂纹特征提取

由式(2)作出的模拟裂纹微磁水平、垂直分量的波形如图3所示。

由图可见：

(1)裂纹磁场垂直分量Hy具有正峰和负峰值，峰—峰值随裂纹的深度增加而增大（峰—峰间的变化梯度增大）。当梯度大于某一阈值时，存在裂纹。

(2)裂纹水平分量具有单峰，峰值随裂纹深度增加而增大。磁场的二次梯度反映了磁场变化的程度。只有在磁场变化非常剧烈的地方，二次梯度的峰值才会很突出。当二次梯度大于某一阈值时，裂纹存在，且随着裂纹深度增加，二次梯度增大。

根据上述特点可提取裂纹特征（图4）。图4(a)为实际检测的信号，(b)为二次梯度信号。由图可见，二次梯度大的信号可判断为裂纹信号。

4 裂纹检测系统组成

仪器系统由传感装置、自适应扫描装置、采样控制器、信号预处理器、计算机、驱动装置等组成，如图5所示。

磁传感装置由磁阻传感器等组成。磁阻传感器利用半导体磁阻效应制作，其灵敏度较高，可检测小于10-7T的微弱磁场，因而可直接检测缺陷泄漏的微磁信号，并将磁信号转换为电信号。采样控制器由圆光栅、A/D转换器等组成，实现空域等距采样；自适应扫描装置由触觉传感器、调节机构、自适应控制器等组成，自动调节控制磁传感器与工件表面的贴合度。计算机为586SX级别的PC/104，板上包含了DMA控制器、中断控制器、定时器；外部接口包括一个双向并行口、两个RS232串行口等。存储器为电子盘DOC(32MB)。显示器为320×240场致发光显示屏，在强光下可正常显示。

磁传感装置在驱动装置带动下，沿工件表面运动，测取缺陷磁信号，并转化为电信号输出到信号预处理器；信号预处理器对信号进行放大、滤波，再经采样控制器变成数字信号，送计算机；计算机对上述各部分实施控制，同时对接收的信号进行数字滤波、信号分析、裂纹特征提取、定量计算、显示记录，实现裂纹微磁定量检测。驱动装置受控于计算机，它的两个输出驱动轴分别接采样控制器和磁传感装置，使之联动。在强变化环境磁场干扰时，计算机控制复位电路消除强变化环境磁场干扰。

5 软件设计

主程序流程如图6所示，采用智能化设计。检测开始，启动探测头扫描，检测信号经放大、滤波预处理后，进入信号采集，将信号转换为数字信号，送计算机进行平滑滤波，然后转换为信号变化二次梯度数据；随后根据裂纹信号特征，首先寻找二次梯度变化峰值点，然后判断各个峰值是否≥阀值，凡二次梯度峰值≥阀值的信号，均可判断为裂纹；对判断为裂纹的信号数据进行记录、显示。

6 结论

根据上述原理研制的智能微磁裂纹检测仪，可检出微米级裂纹，实现了裂纹定量检测，检测工艺简便，工效高。

参考文献
［1］中华人民共和国国家军用标准GJB2028-94磁粉检验(5.1)［S］.国防科学技术工业委员会，1995.
［2］李国栋.当代磁学［M］.合肥：中国科学技术大学出版社，1999.
［3］姜寿，亭李卫.凝聚态磁性物理［M］.北京：科学出版社，2003.
［4］徐章遂，等.铁磁材料组合型裂纹缺陷漏磁数学模型［J］.兵器材料工程与科学，2001，(3)：3-6.
［5］徐章遂，马爱文.基于模糊模式识别的裂纹漏磁信号定量分析［J］.中国机械工程，1998，(6)：41-43.

硫化氢检测仪的参数特点及适用

    硫化氢检测仪由硅光光源、透镜、比色瓶、光电管、信号微处理器构成，可直接在液晶屏上显示出被测样品中硫化氢的含量。

    特点：

    无可动部件，灵敏度高（测定下限为0.01mg/L）

    动态线性范围宽（0.01-1.00mg/L）

    样品和试剂用量少，分析速度快（检测速度20分钟

    体积小、重量轻、操作方便（整机重180g）

    技术参数：

    测定下限：0.01mg/L（以S2-计）

    测量范围：0.00-1.00mg/L（以S2-计）

    测量精度：5%

    测量方法：采用国标亚甲蓝法方法（GB/T5750.6-2006）

    光源：波长为630nm

    电源：9V电池一节，可使用40小时以上，停止使用

    后10分钟后自动关闭仪器

    工作环境温度：0—40°C

    尺寸：140X70X30mm

    重量：180g（含电池）

    用途：主要用于蒸馏水、饮用水、生活用水、海水、地表水和处理后的废水中硫化氢含量的定量测定。

标签: 硫化氢检测仪

硫化氢检测仪标签： 硫化氢检测仪的参数特点及适用_硫化氢检测仪组合标题：  　　门窗性能检测仪设备系统组成

　　门窗三性检测仪的组成按各个部分的功能可以分为压力箱、供压系统、淋水系统、测量系统（位移测量系统、低压差测量系统、风速测量系统）电器控制系统、试件安装系统等组成。

　　1、压力箱

　　门窗试件的静压箱根据规格和风压的要求不同，采用高轻度型钢做为主框架，根据测试功能及平板变形值辅以方钢管、槽钢等型钢材料作为龙骨架，形成的框架结构。

　　2、供压系统

　　供压系统由风机、漏气阀、进气阀、四通电磁换向阀、挡风板等组成：

　　该系统的风机采用高压离心风机及变频调速器、制动单元。是整个设备的主要动力来源，是实现模拟自然界刮风状态的送风单元。本系统采用的低压管系统旨在实现门窗物理性能检测的气密性、水密性、抗风压性能变形检测的风压控制。本系统采用的高压管路系统旨在解决门窗抗风压检测中的脉冲压控制问题，实现“反复受压检测”、“波动加压检测”等。其中“反复受压检测”及“波动加压检测”是由高低压管路系统配合控制实现的压力切换功能。

　　漏气阀与进气阀在不同的试验过程中，通过各个开关量的大小调节实现所需要的风压的大小。在试验的过程中，开关量的调节，都是系统软件自动调节进行的。

　　在门窗物理性能动风压测试中，采用变频器调速及制动单元实现了变频调压技术功能，由于它是通过改变风机本身的固有特性曲线实现调压，因此可以根本上解决气密性极好的静压控制难题。另外，在进行低风压测试时，由于风机转速很低（1～4Hz），因此，在气密性和水密性试验过程中，噪音级别大大减少，风机本身功率消耗也极低。

　　对系统的换向装置，我公司采用的是“四通换向阀”，该阀门的主要结构原理是通过直板阀瓣在带有四个开口的圆管环内转动，以实现旋转90°产生两两通流的方式，使风机的吸风口在静压室以及空气中切换，达到正负换向的测试要求，该技术是解决一台风机实现正负压供给的很好的方式。

　　在试验箱的内部装置中安装有一个挡风口，该设计主要解决了风压直吹试件的而破坏试件造成检测结果不准确的现象。

　　3、淋水系统

　　淋水系统主要负责对试验设备的水密性能的检测装置。在喷淋系统中，为了对试件淋水的均匀性，在压力箱的背板上，均与的布置了16个内藏式雾状喷头，喷头出水口镶嵌在静压箱内板上，后面采用管路连接到位，可由试验人员通过控制相应的阀门控制不同区域的喷头出水。相比较于内悬式喷头来讲，具有操作简单，故障率低，喷淋均匀，不需安装，效率高等优点。从试件上流下来的水通过设备的底座流到水槽中，水槽采用不休钢制作，终回流到水箱中。形成水循环，充分的利用水资源。

　　水喷淋系统是用于为水密性测试提供带有一定压力的水雾状下雨的整套装置，它包括：水泵、水流量调节阀、玻璃转子流量计、分水器、喷头控制阀、喷淋头座、PVC连接件等组成。可实现喷淋用水的循环使用，整个过流部件均采用的是耐腐蚀材料。

　　4、测量系统

　　其中位移测量装置采用高精度、高线性度、长寿命BWR微型自复位系列的直线位移传感器，该仪器为纳米级化工导电材料及贵金属耐磨新材料科学组合，抗干扰能力强。并且对其采用专门的磁力座，在测试的过程中保证了测量数据的准确性。

　　压差测量装置采用进口的微压差传感器，该传感器采用高精度、高稳定性的微差压力敏芯片，经严格精密的温度补偿，线性补偿，信号放大、V/I转换，逆极性保护，压力过载限流等信号处理，将很微小的压差、风压、流量等可靠地转换成工业标准的4mA～20mA信号输出。在测试的过程中，使得测量数据更加准确，符合国家的标准。

　　风速测量装置采用进口的风速传感器，在试验过程中，检测空气流量的大小，并且将采集来的数据量传送到上位机，根据附加渗透量和总渗透量的值判断门窗气密性的等级。该传感器的精度可以实现空气流量比的全量程满足精度（0.5级）的测试要求。

　　5、电器控制柜：

　　首先上位机选用计算机作为控制显示系统，下位机采用进口的可编程逻辑控制器，以及温度模块，执行上位机的命令的同时，采集下部各个器件的数据传输到上位机进行分析。执行器件采用进口的施耐德固态继电器，对风机、水泵、各个阀门等进行控制。水路有φ10的耐压耐腐蚀的PVC气管连接。这些控制系统的核心部件与其它线路部分就组成了整个电气控制系统部分。

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