EMS-2000金属磁记忆诊断仪的研发

　　金属磁记忆检测(MMT)是利用金属磁记忆效应来检测部件应力集中部位的一种快速无损检测方法。该方法可对铁磁性部件因疲劳蠕变损伤产生的微裂纹进行早期诊断。本文简介EMS-2000金属磁记忆诊断仪的基本工作原理及应用。

　　1　基于磁记忆效应的检测方法

　　1.1　磁记忆效应

　　在具有外磁场(地球磁场)存在的条件下,承载的铁磁部件中会产生应力集中,并在应力集中部位出现磁导率减小、工件表面漏磁场增大的现象。铁磁性金属部件所具有的这一特性称为磁机械效应。由于这一增强了的磁场“记忆”着部件的缺陷或应力集中的位置,故又称磁记忆效应。

　　1.2　磁记忆检测原理

　　工程部件由于疲劳、蠕变而产生的微裂纹会导致应力集中,研究表明,承载铁磁性金属部件存在着磁记忆效应,其表面的磁场分布与部件应力载荷有一定的关系,因此可通过检测部件表面的磁场分布情况间接地对部件进行诊断

　　理论与实践研究证明,铁磁性部件缺陷或应力集中区域磁场的切向分量H _p(x)具有最大值,法向分量H _p(y)改变符号且具有零值(图1)。实践中,我们通过检测法向分量H _p(y)来完成部件的检测。

　　2　磁记忆金属诊断仪的研制

　　我们研发的EMS-2000智能全数字金属磁记忆诊断仪基于金属磁记忆效应原理,用于铁磁性金属设备和结构件缺陷的应力应变状态的诊断评估,以及时对有应力集中或损伤的部件进行处理或更换。

　　2.1　仪器的组成

　　图2所示为EMS-2000智能全数字金属诊断仪的原理框图。它包括磁敏传感器、温度传感器及测速装置组成的探头,由滤波器、放大器及A/D转换器等组成的信号处理电路,显示及键控装置以及CPU系统等。其中,传感器是关键,计算机是核心。

　　2.2　传感器

　　传感器是本仪器的关键元件,由于被检部件的磁场微弱,需选择灵敏度很高的磁敏传感器件。为了扩大扫查范围,可采用多个传感器的多通道形式,本仪器采用八个传感器,传感器及小车见图3。

　　2.3　温度补偿

　　磁敏传感元件对温度较敏感,需设置温度补偿电路。该电路由温度传感器(热敏电阻)和放大电路组成(图4)。这一与温度有关的信号经多路开关,通过A/D转换后进入计算机,再由软件来完成对霍尔器件的信号补偿。相对于磁信号,温度信号是恒定的,系统检测一次,对温度信号可采样若干次。