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EMS-2000金屬磁記憶診斷儀的研發
發布時間：2017-11-22
金屬磁記憶檢測(MMT)是利用金屬磁記憶效應來檢測部件應力集中部位的一種快速無損檢測方法。該方法可對鐵磁性部件因疲勞蠕變損傷產生的微裂紋進行早期診斷。本文簡介EMS-2000金屬磁記憶診斷儀的基本工作原理及應用。
1基于磁記憶效應的檢測方法
1.1磁記憶效應
在具有外磁場(地球磁場)存在的條件下,承載的鐵磁部件中會產生應力集中,并在應力集中部位出現磁導率減小、工件表面漏磁場增大的現象。鐵磁性金屬部件所具有的這一特性稱為磁機械效應。由于這一增強了的磁場“記憶”著部件的缺陷或應力集中的位置,故又稱磁記憶效應。
1.2磁記憶檢測原理
工程部件由于疲勞、蠕變而產生的微裂紋會導致應力集中,研究表明,承載鐵磁性金屬部件存在著磁記憶效應,其表面的磁場分布與部件應力載荷有一定的關系,因此可通過檢測部件表面的磁場分布情況間接地對部件進行診斷
理論與實踐研究證明,鐵磁性部件缺陷或應力集中區域磁場的切向分量Hp(x)具有最大值,法向分量Hp(y)改變符號且具有零值(圖1)。實踐中,我們通過檢測法向分量Hp(y)來完成部件的檢測。
2磁記憶金屬診斷儀的研制
我們研發的EMS-2000智能全數字金屬磁記憶診斷儀基于金屬磁記憶效應原理,用于鐵磁性金屬設備和結構件缺陷的應力應變狀態的診斷評估,以及時對有應力集中或損傷的部件進行處理或更換。
2.1儀器的組成
圖2所示為EMS-2000智能全數字金屬診斷儀的原理框圖。它包括磁敏傳感器、溫度傳感器及測速裝置組成的探頭,由濾波器、放大器及A/D轉換器等組成的信號處理電路,顯示及鍵控裝置以及CPU系統等。其中,傳感器是關鍵,計算機是核心。
2.2傳感器
傳感器是本儀器的關鍵元件,由于被檢部件的磁場微弱,需選擇靈敏度很高的磁敏傳感器件。為了擴大掃查范圍,可采用多個傳感器的多通道形式,本儀器采用八個傳感器,傳感器及小車見圖3。
2.3溫度補償
磁敏傳感元件對溫度較敏感,需設置溫度補償電路。該電路由溫度傳感器(熱敏電阻)和放大電路組成(圖4)。這一與溫度有關的信號經多路開關,通過A/D轉換后進入計算機,再由軟件來完成對霍爾器件的信號補償。相對于磁信號,溫度信號是恒定的,系統檢測一次,對溫度信號可采樣若干次。
2.4放大電路
在不同的使用場合,傳感器與制件的間距不同或制件表面本身的記憶磁場強弱不等,信號的大小差異較大。為了保證適當的信號動態范圍,放大電路的增益需可變,本儀器增益受計算機控制。此外放大電路還需完成A/D轉換器對信號所要求的電平轉換任務。
2.5步進測距電路
該電路完成傳感器在制件表面相對位置信息的傳送。它由可逆光電編碼器和探頭導輪組成,行程最終由軟件計算完成并顯示。
2.6A/D轉換器
為保證適當的分辨力,A/D轉換器要求適當的位數。本儀器選用逐次通過型A/D轉換器,同時為簡化電路選用了多路輸入的A/D變換器。
2.7顯示輸出
本儀器采用場致發光顯示(增強發光,目的是使在光線較弱的場所也能看到清晰的圖形)。檢測信號在屏幕上直觀輸出,其顯示的時基(行程)由菜單設置完成。
3EMS-2000金屬磁記憶診斷儀技術指標
EMS-2000金屬磁記憶診斷儀的外形如圖5所示,其測量通道數為4和8,最小測距1mm,最大測距150mm,最大掃描速度0.5m/s,微處理器16位,存儲器為2MB,內存容量為4MB,高亮度場致發光屏點陣為256×320,工作溫度范圍為- 25 ~+60℃,機內電源12V 5AH(可充電電池),外接電源AC 220V或DC 27V。
4應用
金屬磁記憶檢測儀適用于鐵磁金屬制件的早期快速診斷,配備不同形式的探頭,可對管道,容器,汽輪機和燃汽輪機葉片、轉子、葉輪以及不同形狀構件和焊接頭進行檢測。金屬磁記憶檢測方法不要求對被檢部件表面進行處理,可直接檢測,方便操作。
EMS-2000智能全數字金屬磁記憶診斷儀輕便實用,有串、并行口,方便與外界的通訊。儀器還配有專用的數據分析軟件(M3DPS),可在PC機上顯示處理有關的檢測信息。值得一提的是,該儀器適用于-25~+60℃的工作環境(根據軍標設計),對北方冬天氣候也同樣適應。
5結束語
EMS-2000智能全數字磁記憶金屬診斷儀的研制成功填補了我國無損檢測領域的一項空白,具有重要的現實意義和廣闊的應用前景。
摘自：中國計量測控網
