关于金属磁记忆检测中背景磁场抑制的讨论

    20世纪90年代,俄罗斯学者杜波夫率先提出了金属磁记忆检测法,利用加载铁磁性金属构件中所产生的磁记忆效应,通过对构件表面磁场的法向分量H_p(y)进行检测,确定被测构件表面的缺陷和应力集中区^[1-4]。在科研试验和工程实际中,对构件表面H_p(y)的测定都是通过一个弱磁检测装置,配合相应的附件和软件来完成的。实际测试发现,同一个被测试件的所在位置和摆放方位不同,其检测结果会产生明显的变化^[5,6]。这就是通常所说的环境磁场或背景磁场对金属磁记忆检测的影响。这里所说的背景磁场,除了几乎无处不在的地球磁场以外,还可能包括测试现场的其它构件和设备所产生的磁场。

1　利用通道补偿法抑制背景磁场

       背景磁场的存在直接影响试验测试数据的准确性、一致性和重复性,给工程判定标准的确定带来困难。为去除背景磁场对金属磁记忆检测的影响,需要对检测环境中的背景磁场进行抑制。其目的在于去除背景磁场对磁记忆检测造成的干扰,使得在背景磁场不同的情况下,对自身磁状态未发生改变的同一试件进行检测时,得到相同的检测结果。

    现在普遍采用的背景磁场抑制方法是通道补偿法。如图1所示,检测探头中设有Ch1和Ch2两个弱磁场检测传感器,即两个检测通道。Ch2位于探头的前端,Ch1位于距Ch2高H处,根据其作用将Ch2称为检测通道,Ch1称为补偿通道。

    通常认为,检测通道Ch2检测的结果Ch_²为无背景磁场时试件表面磁场H_p的法向分量H_p(y)与背景磁场H_b的法向分量H_b(y)的和,即

    所以,Ch₂-Ch₁=H_p(y)。即通过将两通道的检测数值相减,去除背景磁场,从而得到无背景磁场干扰时试件表面磁场H_p的法向分量H_p(y)。

2　试验验证与结果分析

    为了对上述抑制背景磁场的通道补偿法进行验证,设计了如下试验。

2.1　试验方案

    试验使用厦门爱德森电子有限公司生产的ESM22003型智能磁记忆/涡流检测仪,配合三维电控平移台(绝大部分为铝制非铁磁材料),对一根受静载拉伸后的45号钢轴状试件进行检测。试样按照GB 228—1976标准制作,试件平行部分长度l=100 mm,直径d0=8 mm,实物如图2所示。由于拉伸载荷的作用,试件产生了金属磁记忆现象,其本身已经具有了磁性。

    测试是在实验室中进行的,背景磁场以相对恒定的地磁场为主。检测前先在轴状试件的一条母线上标记100 mm线段AB,作为固定的检测区域。磁记忆检测探头由三维电控平移台带动,以固定的移动速度和提离高度(0.2 mm)沿所标母线从A点到B点检测。将试件分别近似地沿东西(即A点在东,B点在西,下面依此类推)、西东、南北和北南方向放置。按上述固定的检测方式,记录Ch1和Ch2通道的检测数值。