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EMS-2000金属磁记忆诊断仪的研发

云试剂数字化科学粮草库 / 2018-07-03

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。

2.4放大电路

在不同的使用场合,传感器与制件的间距不同或制件表面本身的记忆磁场强弱不等,信号的大小差异较大。为了保证适当的信号动态范围,放大电路的增益需可变,本仪器增益受计算机控制。此外放大电路还需完成A/D转换器对信号所要求的电平转换任务。

2.5步进测距电路

该电路完成传感器在制件表面相对位置信息的传送。它由可逆光电编码器和探头导轮组成,行程最终由软件计算完成并显示。

2.6A/D转换器

为保证适当的分辨力,A/D转换器要求适当的位数。本仪器选用逐次通过型A/D转换器,同时为简化电路选用了多路输入的A/D变换器。

2.7显示输出

本仪器采用场致发光显示(增强发光,目的是使在光线较弱的场所也能看到清晰的图形)。检测信号在屏幕上直观输出,其显示的时基(行程)由菜单设置完成。

3EMS-2000金属磁记忆诊断仪技术指标

EMS-2000金属磁记忆诊断仪的外形如图5所示,其测量通道数为4和8,最小测距1mm,最大测距150mm,最大扫描速度0.5m/s,微处理器16位,存储器为2MB,内存容量为4MB,高亮度场致发光屏点阵为256×320,工作温度范围为- 25 ~+60℃,机内电源12V 5AH(可充电电池),外接电源AC 220V或DC 27V。

4应用

金属磁记忆检测仪适用于铁磁金属制件的早期快速诊断,配备不同形式的探头,可对管道,容器,汽轮机和燃汽轮机叶片、转子、叶轮以及不同形状构件和焊接头进行检测。金属磁记忆检测方法不要求对被检部件表面进行处理,可直接检测,方便操作。

EMS-2000智能全数字金属磁记忆诊断仪轻便实用,有串、并行口,方便与外界的通讯。仪器还配有专用的数据分析软件(M3DPS),可在PC机上显示处理有关的检测信息。值得一提的是,该仪器适用于-25~+60℃的工作环境(根据军标设计),对北方冬天气候也同样适应。

5结束语

EMS-2000智能全数字磁记忆金属诊断仪的研制成功填补了我国无损检测领域的一项空白,具有重要的现实意义和广阔的应用前景。

摘自：中国计量测控网

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