环境磁场对磁记忆检测信号的影响

　　金属磁记忆诊断(MMM)技术是1997年由俄罗斯科学家Doubov教授提出金属应力集中区—金属微观变化—磁记忆效应相关学说,是指利用缺陷或缺陷形成之前的微区在地球磁场作用下产生磁场变化信息的这样一种特性,间接地判断铁磁性部件是否存在缺陷或应力集中区[1-2].

　　由于磁记忆检测方法对磁场变化的高度敏感,无需磁化就能对铁磁性构件的应力集中进行检测.检测时,从试件表面测得的垂直磁场强度,应是环境磁场和地磁场的叠加,因此,相同的应力集中状态在不同的磁场环境下检测可能得到完全不同的检测结果.在磁记忆检测方法的实际应用中,寻求一致的检测外部磁场显然是不现实的,所以了解清楚检测过程中环境磁场的影响显得十分重要.本文将用实验方法,研究环境磁场中手机信号对磁记忆检测信号HP(y)值和K值的影响,以确定正确的实验和检测方法.

　　1　磁记忆检测原理

　　铁磁性金属具有的磁记忆效应是金属磁记忆检测方法能够成功应用的根本.磁记忆效应可理解为:当铁磁性构件受到外部载荷作用时,受地球磁场激励,在应力和变形集中区域会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向,这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后不仅会保留,还与最大作用应力有关.金属构件表面的这种磁状态“记忆”着微观缺陷或应力集中的位置,即所谓的磁记忆效应[3].

　　实际应用的金属构件,外力作用后产生的缺陷和内应力集中的地方会出现磁畴的固定节点,产生磁极,形成退磁场,从而使此处金属的导磁率最小,在金属表面形成最大的漏磁场.在应力集中区域内,该漏磁场强度切向分量HP(x)具有最大值,而法向分量HP(y)改变符号并具有零值[4],如图1所示.根据此特征进行漏磁信号的采集便可确定金属构件上的危险区,继而可以进行金属构件的强度评估和寿命预测.

　　表征磁记忆检测技术的重要特征参数,除法向分量HP(y),还有一个重要的参数K.K为磁场法向分量HP(y)梯度值,用于度量应力集中线附近的应力集中程度[5].可定义为

　　式中K为应力集中区金属磁场强度变化表征的漏磁场梯度值,(A/m) /mm;ΔHP(y)为位于应力集中线两侧同等线段上两检测点之间磁场HP(y)的差,A/m;l为两测点与应力集中线之间的距离,mm.

　　2　外磁场干扰试验

　　2.1　试验材料

　　试件选用实验室现有材料中的一根套类零件.试件形状及尺寸:圆柱试件,内外直径为15和40,高度为60,如图2所示.试件材料为A3钢,从试件的高度方向上任取一线路,做标记.以后每次测量都沿着该线路,测量的时候工件都是竖直放置,在进行测量的整个过程中都不可以挪动工件,得出结果后进行比较.