样条插值算法在钢材材质无损检测分选仪中的应用

　　1　引言

　　钢铁材料的成分和组织结构对其磁性能和机械性能均有显著影响。钢铁件成分和组织结构不同,必然导致其磁性能和机械性能不同,即钢铁件成分和组织结构与其磁性能和机械性能是直接相关的。对某种钢铁件来说,能否用电磁法检测其材质特性,主要取决于该材质特性与初始磁导率等磁性能之间是否存在单值相关性。如果经试验确认钢铁件的磁性能与其材质特性在某一范围内存在单值相关关系,则可用电磁法来测量其材质特性,否则不能。因此,只要事先获知或试验找出钢铁成分、组织结构、机械性能等特性参数与其磁性能在某一范围内所具有的单值关系,则通过对材料磁性能参数的测量,便可据事先测得的关系曲线而求得钢铁件的含炭量和硬度等材质特性参数。

　　钢铁材料的电磁无损检测是以物理学、电子学和材料科学为基础的一门综合性技术,是工业生产的耳目,是监视、控制、保证和提高产品质量的重要手段。采用电磁法对钢铁材料进行性能测试和质量检验不仅不破坏工件而且简便、经济、快速,具有非常显著的优点。我国钢铁机械加工企业有数十万之多,绝大多数企业都存在着钢材混料,热处理质量难以控制等问题。因此,钢铁材料的电磁无损检测技术研究及相关产品开发,有着非常重大的社会意义和极其广阔的应用前景。

　　2　钢材快速无损检测仪的工作原理

　　电磁检测钢铁材料混料的磁导率检测法按电源类型可分为直流法和交流法两种,但直流磁化型速度慢,不易实现自动化,故很少应用,而交流磁导率法是目前国内外应用最广泛的一种方法。交流磁导率法又分为中强磁场下的磁导率法和弱磁场正切初始磁导率法,二者之间的区别在于,前者在实用中工件磁化区域多处于巴克豪森跃迁区,故对供电电源要求很高。而初始磁导率法避免了上述缺陷。

　　基于初始磁导率法的钢材电磁无损检测分选仪在硬件结构上主要由控制主机、励磁电路、传感器、A/D转换、键盘、显示、报警、分选装置等部分组成,如图1所示。在励磁电路部分,考虑到检测过程中励磁频率和电流需要依据检测要求及工件状况经常变换,采用多路开关分别作为频率和电流参数切换开关,并采用数字接口技术以适应仪器智能控制的要求。传感器的信号经高性能仪表运算放大器放大及相应的噪声抑制处理后,经A/D转换进行采样和运算分析最终得到检测结果,检测结果经CPU进一步分析处理还可以给出上下限报警信号同时驱动相应的声光报警器件,在检测生产线中该信号可外连至机械分选装置自动将工件打落到相应的合格品区和废品区。