检测管道缺陷漏磁的单片机系统的设计文献综述

 2021-09-25 20:38:04

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文 献 综 述

一、无损检测技术概述

无损检测技术[1]是利用物质的某些物理性质因存在缺陷或组织结构上的差异而使其物理量发生变化的现象,在不损伤被检测物使用性能、形状及内部结构和形态的前提下,应用物理方法测量这些变化,从而达到了解和评价被检测的材料、产品和设备构件的性质、形态、质量或内部结构等目的的技术,它是一种特殊的检测技术。

现代无损检测技术应用的内容[1]包括缺陷的检测(俗称探伤,包括缺陷的检出以及缺陷的定位、定量、定性评定)、材料的机械或物理性能测试(例如强度、硬度、电导率)、产品性质和状态的评估(例如热处理状态、显微组织、应力、硬化层深度等)、产品的几何度量(例如几何尺寸测量、涂镀层厚度测量等)、运行设备的安全监控(现场检测、动态检测)以及安全寿命评估等,是对产品、构件的完整性、可靠性、使用性能等的综合评价。

随着现代物理学、材料科学、微电子学和计算机技术的发展,无损检测技术也获得了迅速的发展[6]。各种无损检测方法的基本原理几乎涉及现代物理学的各个分支。有人按照不同的原理方法和不同的探测及信息处理方式,详细地统计了已经应用和正在研究的各种无损检测方法,总共达70余种。主要包括射线检测(X射线、γ射线等)、声和超声检测(声振动、超声脉冲反射等)、电学和电磁检测(涡流法、录磁与漏磁等)、力学和光学检测(目视法和内窥镜、荧光法等)、热力学方法和化学分析方法。现代无损检测技术还应该包括计算机数据和图像处理、图像的识别与合成和自动化检测技术等。

二、漏磁检测技术

将被测铁磁材料磁化后,若材料内部材质连续、均匀,材料中的磁感应线会被约束在材料中,磁通平行于材料表面,被检材料表面几乎没有磁场;如果被磁化材料有缺陷,其磁导率很小、磁阻很大,使磁路中的磁通发生畸变,其感应线会发生变化,部分磁通直接通过缺陷或从材料内部绕过缺陷,还有部分磁通会泄露到材料表面的空间中,从而在材料表面缺陷处形成漏磁场。利用磁感应传感器(如霍尔传感器)获取漏磁场信号,然后送入计算机进行信号处理,对漏磁场磁通密度分量进行分析能进一步了解相应缺陷特征比如宽度、深度[2]。

漏磁法利用磁敏元件做成的探头检测工件表面的漏磁。所测得漏磁信号的大小与缺陷大小之间有明显的对应关系,而且与缺陷深度之间存在线性关系。漏磁检测法主要适用于对称旋转工件,如轴类、管材和棒料等,因此易于实现自动化检测。

目前用于漏磁检测的磁敏元件主要有霍尔元件和磁敏二极管[2]。霍尔元件是一块厚度在0.005-0.01mm的矩形锗半导体。将此种元件通过一定的电流并在磁场的作用下,则会产生霍尔电动势。当霍尔元件的材料和几何形状选定之后,在工作电流不变得条件下,霍尔到底Vh只与磁场强度H有关,即:

Vh = kH

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