專利名稱：利用地磁場檢測鐵磁性材料表面缺陷的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用地磁場檢測鐵磁性材料表面缺陷的方法，屬鐵磁性材料的無損檢測技術領域。
背景技術：
已有技術中，申請號為95212309的專利產品鋼管漏磁探傷機，采用直流磁化方式，由前后兩扶正夾緊機構、周向缺陷檢測機構和軸向缺陷檢測機構，以及控制臺、檢測電路和報警、顯示、打標記等裝置組成。行進的鋼管穿過前扶正夾緊機構的上下V形輪、周向缺陷檢測機構的固定磁場和探頭、軸向缺陷檢測機構的旋轉磁場和探頭、后扶正夾緊機構的上下V形輪。檢測出的周向上分布或軸向上分布的缺陷后即報警、顯示、打標記。

發明內容
本發明的目的是提出一種利用地磁場檢測鐵磁性材料表面缺陷的方法，在地磁場環境中，鐵磁材料被磁化，檢測材料表面產生的磁場變化，根據該變化判斷材料表面是否存在缺陷，包括表面裂紋、腐蝕坑、材料內部近表面的夾喳和氣孔，以及應力集中等。
本發明提出的利用地磁場檢測鐵磁性材料表面缺陷的方法，包括以下步驟(1)將待檢測鐵磁性材料水平放置于地球磁場環境中，測量得到材料近表面0.01mm～10mm內同一水平面上各點的磁場強度，各測點之間的距離為0.01mm～0.2mm；(2)在同樣檢測條件下，對與待檢測鐵磁性材料相同的已知材料設置模擬缺陷閾值；(3)對上述第一步得到的磁場強度信號進行放大濾波處理，然后將其與上述第二步事先設置的缺陷閾值進行比較，即可判斷有無缺陷。
本發明的方法中，也可對上述第三步放大濾波后的信號進行A/D變換，得到相應的數字信號，然后將此數字信號與事先設置的已知材料的數字缺陷檢測閾值進行比較，以判斷是否存在缺陷。
用本發明的方法還可以通過下面步驟，采用數字信號處理方法提高檢測靈敏度，即用上述磁場強度數字信號的鄰近各值進行差分處理，得到材料近表面某一平面的一系列磁場強度梯度信號；然后對該磁場梯度信號的鄰近各值進行差分處理，得到各檢測點的磁場梯度變化率；把與被檢材料相同的加工有標準人工缺陷的鐵磁性材料，按上述方法得出標準人工缺陷處磁場梯度變化率，并將此值設定為用此方法檢測缺陷的閾值；最后將被檢測材料的磁場梯度變化率與事先設定的標準人工缺陷的閾值進行比較，當磁場梯度變化率大于閾值時，就認為被檢材料表面存在缺陷。
本發明提出的檢測方法，可以避免傳統的漏磁檢測方法中要求對被檢物進行主動磁化，并在檢測完成后對被檢物退磁的煩瑣工序。并且節省了用于磁化所需的電源消耗以及磁化機構，進而可以減小檢測裝置的體積，利于研制便攜式檢測儀。
此方法利用地磁場作為磁化激勵源，利用此方法可以檢測鐵磁性材料表面的各種缺陷，包括表面裂紋、腐蝕坑、材料內部近表面的夾喳和氣孔，以及應力集中等。


圖1是本發明方法的檢測原理圖，圖中1是被檢測材料，2是檢測面，3是人工矩形槽缺陷，h為提離值。
具體實施例方式將待檢測的15mm厚的20#鋼鋼板水平放置于地球磁場環境中，然后，以固定提離值h(h等于2mm)對被測材料(圖中標號為1)近表面檢測面(圖中標號為2)上間距為0.01mm的各測點磁場強度進行測量，得到檢測面上各點的磁場強度，并將其進行A/D變換，得到和各測點位置對應的磁場強度的數字值f(i，j)，i，j是各測點的坐標，i取值范圍是從0到n的整數，j取值范圍是從0到m的整數，n，m取決于被測材料面積的大小。
按下式對f(i，j)進行差分處理g(i，j)＝4f(i，j)－f(i－1，j)－f(i，j－1)－f(i，j＋1)－f(i＋1，j)當0＜i＜n，且0＜j＜m時；g(0，j)＝g(1，j)，g(n，j)＝g(n－1，j)當i＝0或n，0＜j＜m時；g(i，0)＝g(i，1)，g(i，m)＝g(i，m－1)當j＝0或m，0＜i＜n時；并且g(0，0)＝g(1，1)，g(n，0)＝g(n－1，1)，g(0，m)＝g(1，m－1)，g(n，m)＝g(n－1，m－1)計算得到的g(i，j)即為各測點的磁場強度梯度信號，對g(i，j)再按上式進行差分處理，得到各測點磁場梯度的變化率e(i，j)。
把加工有標準人工缺陷(缺陷的槽寬0.1mm，深0.5mm)的15mm厚的20#鋼鋼板，按上述方法得出標準人工缺陷處磁場強度的梯度變化率k，并將此k值設定為用此方法檢測此種材料缺陷的閾值。比較e(i，j)與k值的大小，當e(i，j)＞k時，就認為被檢材料在點(i，j)處存在表面缺陷。
測得缺陷處最大磁場強度為0.82Gs，此處磁場梯度為0.02Gs，此處磁場梯度變化率為0.015Gs，而相應的裂紋檢測閾值k為0.01Ga，檢測結果表明可以發現此類缺陷。
權利要求
1.一種利用地磁場檢測鐵磁性材料表面缺陷的方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)將待檢測鐵磁性材料水平放置于地球磁場環境中，測量得到材料近表面0.01mm～10mm內同一水平面上各點的磁場強度，各測點之間的距離為0.01mm～0.2mm；(2)在同樣檢測條件下，對與待檢測鐵磁性材料相同的已知材料設置模擬缺陷閾值；(3)對上述第一步得到的磁場強度信號進行放大濾波，然后將其與上述第二步事先設置的缺陷閾值進行比較，即可判斷有無缺陷。
2.一種利用地磁場檢測鐵磁性材料表面缺陷的方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)將待檢測鐵磁性材料水平放置于地球磁場環境中，測量得到材料近表面0.01mm～10mm內同一水平面上各點的磁場強度，各測點之間的距離為0.01mm～0.2mm；(2)在同樣檢測條件下，對與待檢測鐵磁性材料相同的已知材料設置數字缺陷閾值；(3)對上述第一步得到的磁場強度信號進行放大濾波，A/D變換，然后將其與上述第二步事先設置的數字缺陷閾值進行比較，即可判斷有無缺陷。
全文摘要
本發明涉及一種利用地磁場檢測鐵磁性材料表面缺陷的方法,首先將待檢測鐵磁性材料水平放置于地球磁場環境中,測量得到材料近表面同一水平面上各點的磁場強度,在同樣檢測條件下,對與待檢測鐵磁性材料相同的已知材料設置模擬缺陷閾值,將上述第一步得到的磁場強度信號進行放大濾波處理,然后將其與事先設置的缺陷閾值進行比較,即可判斷有無缺陷。本發明方法利用地磁場作為磁化激勵源,利用此方法可以檢測鐵磁性材料表面的各種缺陷,包括表面裂紋、腐蝕坑、材料內部近表面的夾喳和氣孔,以及應力集中等。
文檔編號G01N27/82GK1334462SQ0112397
公開日2002年2月6日 申請日期2001年8月10日 優先權日2001年8月10日
發明者李路明, 黃松嶺, 汪來富, 楊海青 申請人:清華大學