专利名称：利用地磁场检测铁磁性材料表面缺陷的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用地磁场检测铁磁性材料表面缺陷的方法，属铁磁性材料的无损检测技术领域。
背景技术：
已有技术中，申请号为95212309的专利产品钢管漏磁探伤机，采用直流磁化方式，由前后两扶正夹紧机构、周向缺陷检测机构和轴向缺陷检测机构，以及控制台、检测电路和报警、显示、打标记等装置组成。行进的钢管穿过前扶正夹紧机构的上下V形轮、周向缺陷检测机构的固定磁场和探头、轴向缺陷检测机构的旋转磁场和探头、后扶正夹紧机构的上下V形轮。检测出的周向上分布或轴向上分布的缺陷后即报警、显示、打标记。
发明内容
本发明的目的是提出一种利用地磁场检测铁磁性材料表面缺陷的方法，在地磁场环境中，铁磁材料被磁化，检测材料表面产生的磁场变化，根据该变化判断材料表面是否存在缺陷，包括表面裂纹、腐蚀坑、材料内部近表面的夹喳和气孔，以及应力集中等。
本发明提出的利用地磁场检测铁磁性材料表面缺陷的方法，包括以下步骤(1)将待检测铁磁性材料水平放置于地球磁场环境中，测量得到材料近表面0.01mm～10mm内同一水平面上各点的磁场强度，各测点之间的距离为0.01mm～0.2mm；(2)在同样检测条件下，对与待检测铁磁性材料相同的已知材料设置模拟缺陷阈值；(3)对上述第一步得到的磁场强度信号进行放大滤波处理，然后将其与上述第二步事先设置的缺陷阈值进行比较，即可判断有无缺陷。
本发明的方法中，也可对上述第三步放大滤波后的信号进行A/D变换，得到相应的数字信号，然后将此数字信号与事先设置的已知材料的数字缺陷检测阈值进行比较，以判断是否存在缺陷。
用本发明的方法还可以通过下面步骤，采用数字信号处理方法提高检测灵敏度，即用上述磁场强度数字信号的邻近各值进行差分处理，得到材料近表面某一平面的一系列磁场强度梯度信号；然后对该磁场梯度信号的邻近各值进行差分处理，得到各检测点的磁场梯度变化率；把与被检材料相同的加工有标准人工缺陷的铁磁性材料，按上述方法得出标准人工缺陷处磁场梯度变化率，并将此值设定为用此方法检测缺陷的阈值；最后将被检测材料的磁场梯度变化率与事先设定的标准人工缺陷的阈值进行比较，当磁场梯度变化率大于阈值时，就认为被检材料表面存在缺陷。
本发明提出的检测方法，可以避免传统的漏磁检测方法中要求对被检物进行主动磁化，并在检测完成后对被检物退磁的烦琐工序。并且节省了用于磁化所需的电源消耗以及磁化机构，进而可以减小检测装置的体积，利于研制便携式检测仪。
此方法利用地磁场作为磁化激励源，利用此方法可以检测铁磁性材料表面的各种缺陷，包括表面裂纹、腐蚀坑、材料内部近表面的夹喳和气孔，以及应力集中等。
图1是本发明方法的检测原理图，图中1是被检测材料，2是检测面，3是人工矩形槽缺陷，h为提离值。
具体实施例方式将待检测的15mm厚的20#钢钢板水平放置于地球磁场环境中，然后，以固定提离值h(h等于2mm)对被测材料(图中标号为1)近表面检测面(图中标号为2)上间距为0.01mm的各测点磁场强度进行测量，得到检测面上各点的磁场强度，并将其进行A/D变换，得到和各测点位置对应的磁场强度的数字值f(i，j)，i，j是各测点的坐标，i取值范围是从0到n的整数，j取值范围是从0到m的整数，n，m取决于被测材料面积的大小。
按下式对f(i，j)进行差分处理g(i，j)＝4f(i，j)－f(i－1，j)－f(i，j－1)－f(i，j＋1)－f(i＋1，j)当0＜i＜n，且0＜j＜m时；g(0，j)＝g(1，j)，g(n，j)＝g(n－1，j)当i＝0或n，0＜j＜m时；g(i，0)＝g(i，1)，g(i，m)＝g(i，m－1)当j＝0或m，0＜i＜n时；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)计算得到的g(i，j)即为各测点的磁场强度梯度信号，对g(i，j)再按上式进行差分处理，得到各测点磁场梯度的变化率e(i，j)。
把加工有标准人工缺陷(缺陷的槽宽0.1mm，深0.5mm)的15mm厚的20#钢钢板，按上述方法得出标准人工缺陷处磁场强度的梯度变化率k，并将此k值设定为用此方法检测此种材料缺陷的阈值。比较e(i，j)与k值的大小，当e(i，j)＞k时，就认为被检材料在点(i，j)处存在表面缺陷。
测得缺陷处最大磁场强度为0.82Gs，此处磁场梯度为0.02Gs，此处磁场梯度变化率为0.015Gs，而相应的裂纹检测阈值k为0.01Ga，检测结果表明可以发现此类缺陷。
权利要求
1.一种利用地磁场检测铁磁性材料表面缺陷的方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)将待检测铁磁性材料水平放置于地球磁场环境中，测量得到材料近表面0.01mm～10mm内同一水平面上各点的磁场强度，各测点之间的距离为0.01mm～0.2mm；(2)在同样检测条件下，对与待检测铁磁性材料相同的已知材料设置模拟缺陷阈值；(3)对上述第一步得到的磁场强度信号进行放大滤波，然后将其与上述第二步事先设置的缺陷阈值进行比较，即可判断有无缺陷。
2.一种利用地磁场检测铁磁性材料表面缺陷的方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)将待检测铁磁性材料水平放置于地球磁场环境中，测量得到材料近表面0.01mm～10mm内同一水平面上各点的磁场强度，各测点之间的距离为0.01mm～0.2mm；(2)在同样检测条件下，对与待检测铁磁性材料相同的已知材料设置数字缺陷阈值；(3)对上述第一步得到的磁场强度信号进行放大滤波，A/D变换，然后将其与上述第二步事先设置的数字缺陷阈值进行比较，即可判断有无缺陷。
全文摘要
本发明涉及一种利用地磁场检测铁磁性材料表面缺陷的方法,首先将待检测铁磁性材料水平放置于地球磁场环境中,测量得到材料近表面同一水平面上各点的磁场强度,在同样检测条件下,对与待检测铁磁性材料相同的已知材料设置模拟缺陷阈值,将上述第一步得到的磁场强度信号进行放大滤波处理,然后将其与事先设置的缺陷阈值进行比较,即可判断有无缺陷。本发明方法利用地磁场作为磁化激励源,利用此方法可以检测铁磁性材料表面的各种缺陷,包括表面裂纹、腐蚀坑、材料内部近表面的夹喳和气孔,以及应力集中等。
文档编号G01N27/82GK1334462SQ0112397
公开日2002年2月6日 申请日期2001年8月10日 优先权日2001年8月10日
发明者李路明, 黄松岭, 汪来富, 杨海青 申请人:清华大学