专利名称：一种钢带纵横向缺陷检测并识别的漏磁检测装置及方法
技术领域：
本发明涉及无损检测技术领域，尤其涉及一种钢带纵横向缺陷检测并识别的漏磁检测装置及方法。
背景技术：
钢带在机械制造、石油化工、航空航天等工业中有广泛的应用，其产品质量将直接影响最终产品的性能和质量。目前在国内外各大钢厂已广泛使用钢带在线质量检测系统，主要有涡流检测、红外检测、机器视觉检测和漏磁检测等。其中，涡流检测方法是利用电磁感应原理在钢带中建立涡流�。执砻婊蚪砻娴娜毕萦跋煳辛鞯那慷群头植迹饬考觳庀呷Φ淖杩贡浠芍毕莸拇嬖冢梅椒ㄖ荒芗觳獗砻婧徒砻嫒毕�。红外检测方法利用高频感应加热原理使钢带局部升温，缺陷处消耗更多电能而使其温度高于其它部分， 利用红外扫描器获取缺陷的信号，但这种方法也不能检测内部缺陷，且只用于某些要求不高的场合。机器视觉检测方法是利用表面缺陷与无缺陷处之间的光学特性存在着明显差异的原理，对钢带实施无损检测，有广泛应用，典型的检测方法有使用激光扫描检测，使用线阵或面阵电荷耦合摄像装置扫描检测，如杨水山著“带钢视觉检测系统的研究现状及展望”(冶金自动化，2008, 32 (2) : 5-9)，但机器视觉检测技术存在的主要问题是成本高，维护代价大，对信噪低、对比度低的缺陷分辨能力不足，仅检测表面缺陷，数据处理要求高。另外漏磁检测技术在铁磁性构件的检测中有广泛的应用，该方法检测灵敏度高。目前为发现铁磁性构件的纵、横向缺陷，通常使用周向磁化和纵向磁化两套装置，如康宜华著“多规格油套管漏磁检测方法研究”(钢管，2007，36 (I): 17-20)，却增加了检测系统的造价和复杂性。中国专利文献公开了一种“磁探伤装置的漏磁检测传感器”(公开号CN1394279A，
公开日2003. I. 29)，该技术涉及了钢带的漏磁检测传感器，通过在传感器组的磁化面安装软磁材料，扩展其检测宽度，但并未提及纵横向缺陷检测并识别的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种钢带纵横向缺陷检测并识别的漏磁检测装置及方法，它具有可以对纵、横向缺陷均能检测及实现其识别，并具有简化系统结构，降低了造价的优点。本发明是这样来实现的，一种钢带纵横向缺陷检测并识别的漏磁检测装置及方法，该方法包括如下步骤
(1)在计算机中的信号采集和处理软件中初始化
设定检测的钢带的最小纵向缺陷阈值F1,设定检测的钢带的最小横向缺陷阈值F2 ；
(2)使用穿过式线圈对钢带实施纵向强磁化，使2 6_厚的钢带达到磁饱和状态，使钢带中的纵、横向缺陷均产生较强的漏磁�。�
(3)利用磁传感器阵列拾取钢带的纵、横向缺陷处磁场信息并转换成电压信号，经模数转换后送入计算机；(4)对传感器阵列获取的信号在信号处理软件中分析处理，将各通道的检测信号与设定的阈值F。F2比较，以识别纵、横向缺陷；
该装置主要包括磁传感器阵列、信号调理电路、模数转换电路和计算机及信号处理软件；其中磁传感器阵列用于获取缺陷处的磁场畸变信息，并为识别纵、横向缺陷提供足够的信息通道；信号调理电路对磁传感器阵列拾取的信号进行放大、滤波；模数转换电路将信号调理电路输出的模拟信号转换成数字信号送入计算机处理；计算机和信号处理软件对采集的信号分析处理，判定是否存在缺陷，并对纵、横向缺陷进行识别；
所述的钢带的最小纵向缺陷与最小横向缺陷尺寸规格相同；所述的钢带的最小纵向缺陷阈值F1高于钢带的最小横向缺陷阈值F2 ；
所述的穿过式线圈中心为矩形孔，钢带中心线与线圈的中心同轴，以便获得较强均匀的磁化�。�
所述的磁传感器阵列为霍尔传感器或检测线圈，霍尔传感器垂直放置，检测线圈轴线与钢带中心线平行，用来测量漏磁场的水平分量；
所述的一种钢带纵横向缺陷检测并识别的漏磁检测装置及方法，其特征在于所述的磁传感器阵列为霍尔传感器或检测线圈，霍尔传感器垂直放置，检测线圈轴线与钢带中心线平行，用来测量漏磁场的水平分量，磁传感器阵列的磁传感器有m个，呈两列交错排布，构成阵列使用邱根据钢带的宽度不同而有差异；磁传感器根据布置的位置，从一侧至另一侦牝记为设定Ci传感器对应的检测结果为4 ,则连续(个传感器的检测信号可表示为
4 i = 4f(I)
将W与阈值F1和F2比较
若W >F2，且测定缺陷为所述钢带的纵向缺陷；
若> F1，且/ > J ,则测定缺陷为所述钢带的横向缺陷；
其中丑为纵向缺陷的信号通道数阈值，J为横向缺陷的信号通道数阈值；且J = H + K 5。本发明的技术效果是本发明提出的检测钢带纵横向缺陷的漏磁检测方法，其实质是对钢带实施纵向饱和磁化，使钢带中的缺陷纵、横向缺陷都有足够的漏磁�。佣梢远宰荨⒑嵯蛉毕菥芗觳猓⑹迪质侗鹱�、横向缺陷的功能。该方法利用一套磁化装置既可检测横向缺陷，又可检测纵向缺陷，降低了检测系统的造价，具有较广阔的应用前景。
图I为本发明的漏磁检测原理示意图。图2为纵向饱和磁化时钢带Ν5 (横面积损伤5%)的横向缺陷的漏磁场水平分量分布图。图3为纵向饱和磁化时钢带N5 (横面积损伤5%)的纵向缺陷的漏磁场水平分量分布图。图4为磁传感器阵列布置示意图正视图。图5为磁传感器阵列布置示意图侧视图。图6为纵向磁化区分纵、横向缺陷的流程图。在图中，I、穿过式线圈2、钢带3、磁传感器阵列。
具体实施方式
本发明提出的钢带纵横向缺陷检测并识别的漏磁检测装置及方法，包括如下步骤
(1)在计算机中的信号采集和处理软件中初始化设定检测的钢带的最小纵向缺陷阈值F1，设定检测的钢带的最小横向缺陷阈值F2 ；
(2)使用穿过式线圈对钢带实施纵向磁化，使2 6_厚的钢带达到磁饱和状态，使钢带中的纵、横向缺陷均产生较强的漏磁场；
(3)利用磁传感器阵列拾取钢带的纵、横向缺陷处磁场信息并转换成电压信号，经模数转换后送入计算机；
(4)对传感器阵列获取的信号在信号处理软件中分析处理，将各通道的检测信号与设定的阈值F1、F2比较，以识别纵、横向缺陷。下面结合附图对本发明作进一步的说明
漏磁检测原理可表述为，当用磁化器磁化被检测材料时，材料中出现的裂纹或坑点等缺陷使得局部区域中的磁导率降低、磁阻增加，一部分磁通直接穿过去缺陷或在材料内部绕过缺陷，而一小部分磁通从材料裂纹或坑点处外泄出来，形成可检测的磁场信号，利用磁传感器扫描该区域便可获取磁场信息，从而确定缺陷位置和尺寸，这种方法称之为漏磁检测方法。在漏磁检测中，使用磁化线圈作为磁化器，磁化方式可分为周向磁化和纵向磁化。铁磁性材料被磁化时，当磁化方向垂直与裂纹走向时，缺陷产生的漏磁场信号最大，检测灵敏度高；当磁化方向平行于裂纹走向时，漏磁场变�。觳饬槊舳认陆担蚀耍嘤τ弥芟虼呕⑾肿菹蛉毕荩菹虼呕⑾趾嵯蛉毕荩τ昧教状呕爸茫凳┝礁龇较虻拇呕�。但由于钢带厚度较�。云涫┘颖ズ痛呕螅沟煤嵯蛉毕莼竦昧私细叩募觳饬槊舳龋菹蛉毕菀灿幸欢ǖ募觳饬槊舳龋梢约斐觯绺酵糏所示。2mm厚钢带N5 (横面积损伤5%)的横向缺陷的漏磁场水平分量如图2所示；N5的纵向缺陷的漏磁场水平分量如图3所示，磁敏元件提离距离均为1_。由图2、3可以看出，这样就利用纵向磁化线圈一套磁化器，能检测钢带的纵、横向缺陷。磁化线圈中心通孔为矩形，矩形孔宽度W与被检钢带宽度有关，可取100 500mm，高度H可取60 90mm，安匝数在4000 40000之间选取。如图1-3所示，穿过式线圈I的轴线L与被磁化钢带2的轴线U的同轴；穿过式线圈I通直流电，在钢带2的局部区域处建立局部纵向磁化场。利用磁传感器阵列3获取缺陷漏磁场的水平分量。
如图4、5所示，仅以8个通道为例，磁传感器阵列3呈两列交错排布，构成阵列使用；磁传感器根据布置的位置，从一侧至另一侧，记为C广Cm ;m根据钢带的宽度不同而有差
巳本发明的检测装置包括磁传感器阵列、信号调理电路、模数转换电路和计算机及信号处理软件；其中磁传感器阵列用于获取缺陷处的磁场畸变信息，并为识别纵、横向缺陷提供足够的信息通道；信号调理电路对磁传感器阵列拾取的信号进行放大、滤波；模数转换电路将信号调理电路输出的模拟信号转换成数字信号送入计算机和信号处理软件；计算机和信号处理软件对采集的信号分析处理，判定是否存在缺陷，并对纵、横向缺陷进行识别。
权利要求
1.一种钢带纵横向缺陷检测并识别的漏磁检测装置及方法，其特征在于所述漏磁检测装置包括磁传感器阵列、信号调理电路、模数转换电路和计算机及信号处理软件；其中磁传感器阵列用于获取缺陷处的磁场畸变信息，并为识别纵、横向缺陷提供足够的信息通道；信号调理电路对磁传感器阵列拾取的信号进行放大、滤波；模数转换电路将信号调理电路输出的模拟信号转换成数字信号送入计算机处理；计算机和信号处理软件对采集的信号分析处理，判定是否存在缺陷，并对纵、横向缺陷进行识别。
2.如权利要求I所述的一种钢带纵横向缺陷检测并识别的漏磁检测装置及方法，其特征在于所述检测方法包括以下步骤 (1)在计算机中的信号采集和处理软件中初始化设定检测的钢带的最小纵向缺陷阈值F1，设定检测的钢带的最小横向缺陷阈值F2，并且钢带的最小纵向缺陷阈值F1高于钢带的最小横向缺陷阈值F2 ； (2)使用穿过式线圈对钢带实施纵向磁化，穿过式线圈中心为矩形孔，钢带中心线与线圈的中心同轴，以便获得较强均匀的磁化�。�2 6mm厚的钢带达到磁饱和状态，使钢带中的纵、横向缺陷均产生漏磁�。� (3)利用磁传感器阵列拾取钢带的纵、横向缺陷处磁场信息并转换成电压信号，经模数转换后送入计算机； (4)对传感器阵列获取的信号在信号处理软件中分析处理，将各通道的检测信号与设定的阈值F1、F2比较，以识别纵、横向缺陷。
3.如权利要求2所述的一种钢带纵横向缺陷检测并识别的漏磁检测装置及方法，其特征在于所述的钢带的最小纵向缺陷与最小横向缺陷尺寸规格相同。
4.如权利要求I或2所述的一种钢带纵横向缺陷检测并识别的漏磁检测装置及方法，其特征在于所述的磁传感器阵列为霍尔传感器或检测线圈，霍尔传感器垂直放置，检测线圈轴线与钢带中心线平行，用来测量漏磁场的水平分量，磁传感器阵列的磁传感器有m个，呈两列交错排布，构成阵列使用邱根据钢带的宽度不同而有差异；磁传感器根据布置的位置，从一侧至另一侧，记为Cf1 Cs ,设定q传感器对应的检测结果为為，则连续/个传感器的检测信号可表示为
全文摘要
一种钢带纵横向缺陷检测并识别的漏磁检测装置及方法，漏磁检测装置包括磁传感器阵列、信号调理电路、模数转换电路和计算机及信号处理软件；本发明提出的钢带纵横向缺陷检测并识别的漏磁检测装置及方法，其实质是对钢带实施纵向饱和磁化，使钢带中的缺陷纵、横向缺陷都有足够的漏磁�。佣梢远宰�、横向缺陷均能检测，并实现识别纵、横向缺陷的功能；该方法利用一套磁化装置既可检测横向缺陷，又可检测纵向缺陷，降低了检测系统的造价，具有较广阔的应用前景。
文档编号G01N27/83GK102759565SQ201210247360
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月18日 优先权日2012年7月18日
发明者孙燕华, 宋凯, 康宜华, 张丽攀 申请人:南昌航空大学
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