多探头磁记忆检测装置的设计与研制
时间:2019-02-11 08:29:29 来源: 万达娱乐官网 作者:匿名


1简介

应力或微裂纹传播是管道失效的重要因素。金属磁记忆是俄罗斯无损检测专家在1997年国际焊接会议上提出的一种新兴的无损检测技术。它具有许多优点,如便于现场应用,无需管道。通过去除涂层,研磨等对表面进行预处理,检测效率高,可实现非接触检测,对微损伤和应力集中敏感;使用地球磁场,不需要特殊的磁化装置[1];关于磁记忆检测系统软件和硬件设计有很多讨论[2~4]。对于实际检测,对于大面积扁平部件和大型管道部件等大型部件,单探头检测效率低。我们设计了相应的多探针检测装置并开发了相应的软件。

2磁记忆法的原理和应用

制造或使用过程中机械产品部件的局部应力集中是其失效的重要因素。在应力集中区域,腐蚀,疲劳和蠕变过程的发展非常快;在微观缺陷区域,通常存在较大的应力集中现象。因此,应力变形条件,特别是导致损伤的临界应力变形条件,成为评价零件结构强度和可靠性的重要依据。使用磁记忆仪通过测量铁磁构件表面上磁场强度HP(y)的变化来精确地确定元件内残余应力的大小和面积:

HP(y) - 试样表面磁场强度的垂直分量

△σ-材料的内应力变化值

λH-磁弹效应的不可逆成分

Μ0-真空渗透率

磁记忆信号在应力集中区域中具有最大切向分量HP(x),并且正常分量HP(y)改变符号并具有零点。

3硬件结构

3.1整体系统

多通道磁记忆检测系统的硬件结构如图1所示。带有脉冲消磁电路和磁屏蔽装置的5路弱磁检测传感器扫描管道和气缸部件或扁平部件,以及5路传感器经过。龙门架固定在探伤台车上,通过脉冲编码器扫描进行阶梯式空间采样。采样模拟信号由16位A/D转换电路转换成数字信号,并传送到计算机进行信号处理和显示。该多通道检测系统可实现管道和平板部件的大面积检测,可有效提高磁记忆检测效率。3.2多通道磁记忆信号采集装置设计

设计用于实现管道和平板部件检测的多通道磁记忆检测系统如图2所示。从图中可以看出,通过调节探头高度螺母5,螺纹高度调节功能类似于千分尺原理得以实现。优点是:

(1)探头支架连杆的高度相对于手推车连杆改变,从而改变每个探头的提升高度,并且探头装置可以适应各种直径;

(2)提升高度I:I=n·Δl可以通过类似于千分尺的原理读取,其中n是旋转圆,Δl是螺栓螺距,从而实现提升值的参数化。

(3)通过探头提升高度变化,以避免由于检测对象的不同材料引起的信号幅度过大或过小;

(4)探头高度螺母和探头高度螺母结构相同。从图2(a)可以看出,通过调节探针高度螺母1和改变探针高度h,探针可以适应各种非圆形形状。该材料避免了为不同形状的管子制作不同探针夹具的麻烦,并且便于实现该装置的多功能性。

该结构确保收集角度对垂直方向精确,并且非磁性材料作为整体使用,后安装触发装置与行进距离同步以实现空间采样。触发装置采用欧姆龙的旋转光电编码器E6A2-C53,与采样装置的后轴同轴,编码频率为200P/R.通过改变车轮直径来调整空间采样间隔。数据采集??可以使用5路探头对应力集中区域进行120°扫描;整个管道的轴向收集过程分为3次,每次设备可以扫描120°管道;每次扫描完成后的数据存储。统一加工,灵活的部分检查和管道的全面检查。

图3是采样系统的物理图,图3(a)是管道型扫描装置,图3(b)是平板型扫描装置,可以通过增加或减少探测器的数量来调整。软件适应不同的大小。待测工件。

3.3高可靠性探头技术

该探头采用单轴感受器芯片HMC1021,可测量(-6,6)高斯(1Gs 10-4T范围磁场,灵敏度3.2 mV/V/Gauss,可将磁场转换为差分输出电压,可以感知强度。磁场低至30μ高斯,具有专利的集成设置/复位功能,以减少温度漂移影响非线性误差和由于存在高磁场而导致的输出信号损失。设置/复位脉冲电流的大小取决于关于系统磁性噪声的灵敏度,我们在应用中遇到的芯片的最小可测量磁场约为0.1高斯,需要1.5 A(最小)脉冲,因此使用555和MOS管的电流脉冲设定电路(图4),每组芯片共提供5组设定电流。4信号采集和信号处理软件系统

4.1软件系统介绍

接口用G语言编写,主要分为信号采集模块和数据显示处理模块(图5)。信号采集模块采用外部触发环采样模式。数据预处理具有野点剔除中值平滑功能。收集数据信号,并在下部提供差分信号HP/dx,通过滚动显示。

数据显示处理模块(图6)具有3D显示功能,可以完全直观地显示空间信号变化,为后续的2D图像处理方案提供有效的参考;并且还可以在管道的每个横截面上显示信号,并提供从圆周角度分析应力的方法;此外,它还具有基本最大值跟踪,应力集中点位置确定,轮廓显示等功能。

4.2CIN电话

该设备采用外置USB端口数据采集卡,便于在PC和笔记本电脑界面工作状态下进行数据采集。对于4KByteFIFO,16位采集卡UA302H的最大采样率为400 K,接口驱动程序和数据预处理部分使用C.语言编写。

CIN是LabVIEW程序框图程序窗口中的一个功能节点。它是用C语言编写的,并在Visual C环境中编译成.dll或.lsb格式的动态链接库。执行该节点时,LabVIEW将自动调用连接到该节点的外部连接。 C代码驱动USB端口触发数据采样,并通过CIN数据接口将采样数据传递给LabVIEW模块。另外,异常剔除模块和中值平滑模块被添加到CIN。使用CIN技术,用户可以传递给CIN并获取任何复合数据结构,与LabVIEW中相应数据类型的变量和数据结构进行交互。由于LabVIEW中数据的存储格式遵循C语言中数据的存储格式,两者相同,一般来说,用C语言编写的程序效率非常小,程序越长,差异越小。 。程序效率高; CIN满足添加算法模块的需要,找到G语言与传统C语言之间的融合点,对于习惯传统C语言编程的用户可以轻松使用LabVIEW虚拟仪器平台和函数,也可以添加自己的算法你走。4.3 Matlab脚本调用

多通道信号采集需要大量的二维阵列处理。 LabVIEW环境中只有少数18个数组函数。 Matlab的函数库不仅具有数组处理功能,而且在编写程序时也使用矩阵运算分析和线性方程。插值和计算几何以及其他数值计算;在图像方面,有二维和三维图表和三维图像可视化功能,如色彩图控制;甚至可以重写m文件以实现适合自己的算法。这些丰富的函数库资源就足够了。反映了MatlabLab优于Lab-VIEW的优势。

4.4数据保存

收集的数据可以以.bin或.txt格式保存,并提供给Matlab,Maple或其他工程分析软件进行分析。您也可以使用C语言自己编写所需的算法代码,然后传输数据进行计算。

5示例分析

为了测试未处理的试件的检测效果,测试了未抛光的中碳钢管。结果如图7所示。从信号的峰值和差分信号的峰值HP/dx可知,钢管具有两个明显的应力集中。或者缺陷,表面研磨后发现试样是凹坑和裂纹缺陷,其余的杂乱信号与外壁腐蚀缺陷叠加,进一步需要识别缺陷并改善过滤器。

摘录自:中国计量与测量网络

[关键词]多探头磁记忆检测,AOC官方网站,北京世纪奥克

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