專(zhuān)利名稱(chēng)：利用巴克豪森噪聲信號(hào)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及利用巴克豪森噪聲信號(hào)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的方法。
背景技術(shù)：
需要表面淬火的零件，其淬火層深直接影響零件的使用壽命，因此檢測(cè)其淬火層深就十分重要?，F(xiàn)在檢測(cè)淬火層深的方法有一是金相法，將零件解剖，經(jīng)過(guò)金相處理后在顯微鏡下觀察，用硬度計(jì)測(cè)量硬度，屬于有損檢測(cè)；二是渦流法，分別用不同的頻率的電流激勵(lì)線圈測(cè)量其渦流，然后根據(jù)頻率和渦流值判斷淬火層深，這種方法受表面裂紋影響較大；三是巴克豪森噪聲信號(hào)法，現(xiàn)在利用巴克豪森噪聲信號(hào)法測(cè)量淬火層深均是在某種固定頻率下產(chǎn)生激勵(lì)電流，由于隨著激勵(lì)電流的頻率由高到低的變化，磁化層是逐漸加深的，這時(shí)的巴克豪森信號(hào)有來(lái)自表面的也有來(lái)自深層的，因而無(wú)法區(qū)分不同深度的信號(hào)。這一點(diǎn)可以參考《理化檢驗(yàn)》物理分冊(cè)2002第2期(《理化檢驗(yàn)》雜志社出版)67頁(yè)中《應(yīng)用巴克豪森噪聲技術(shù)對(duì)連桿螺栓硬度的測(cè)定》一文所述。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)在利用巴克豪森噪聲信號(hào)法測(cè)量淬火層深是在某種固定頻率下產(chǎn)生激勵(lì)電流而無(wú)法區(qū)分不同深度的信號(hào)的現(xiàn)象，提出一種利用巴克豪森噪聲信號(hào)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的方法是通過(guò)數(shù)摸轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生階梯波電壓驅(qū)動(dòng)激勵(lì)線圈使零件磁化而產(chǎn)生巴克豪森噪聲信號(hào)，然后對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄處理。具體程序?yàn)锳、在同一階梯電壓下順序記錄巴克豪森噪聲信號(hào)；B、改變數(shù)摸轉(zhuǎn)換器的輸出，再順序記錄下一階梯電壓下出現(xiàn)的巴克豪森噪聲信號(hào)；C、數(shù)摸轉(zhuǎn)換器的輸出從一極限值到另一極限值，重復(fù)B步驟；D、將順序記錄下來(lái)的巴克豪森噪聲信號(hào)以文件形式存入計(jì)算機(jī)；E、對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以圖形坐標(biāo)方式顯示出來(lái)。由于在每個(gè)階梯電壓激勵(lì)下，激勵(lì)線圈中電流都是按指數(shù)規(guī)律上升的，相當(dāng)于開(kāi)始用高頻電流激勵(lì)，隨著時(shí)間變化激勵(lì)電流的頻率在不斷降低，從而將由表面到深層出現(xiàn)的巴克豪森噪聲信號(hào)在時(shí)間上分開(kāi)，巴克豪森噪聲信號(hào)是磁分子在外界磁場(chǎng)作用發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的，不同的硬度需要的外界磁場(chǎng)力不同，不同的階梯電壓下的巴克豪森噪聲信號(hào)能反映材料的硬度值。也就是說(shuō)把材料的硬度值與產(chǎn)生磁化的電壓數(shù)值對(duì)應(yīng)起來(lái)，在同一階梯電壓下，零件的磁化電流按指數(shù)規(guī)律上升，磁場(chǎng)強(qiáng)度也按指數(shù)規(guī)律增強(qiáng)，若磁化力得到某一量值，磁分子發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)巴克豪森噪聲信號(hào)，它含有表層硬度及層深的信息。每一階梯電壓下的巴克豪森噪聲信號(hào)可以記錄十個(gè)到數(shù)十千個(gè)字節(jié)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)作相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理后，可以以圖形曲線的方式顯示硬度、應(yīng)力、層深的對(duì)應(yīng)關(guān)系。


圖1是本發(fā)明的利用巴克豪森噪聲信號(hào)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的方法的原理簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式該巴克豪森噪聲信號(hào)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的方法是通過(guò)數(shù)摸轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生階梯波電壓驅(qū)動(dòng)激勵(lì)線圈使零件磁化而產(chǎn)生巴克豪森噪聲信號(hào)，然后對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄處理。具體程序?yàn)锳、在同一階梯電壓下順序記錄巴克豪森噪聲信號(hào)；B、改變數(shù)摸轉(zhuǎn)換器的輸出，再順序記錄下一階梯電壓下出現(xiàn)的巴克豪森噪聲信號(hào)；C、數(shù)摸轉(zhuǎn)換器的輸出從一極限值到另一極限值，重復(fù)B步驟；D、將順序記錄下來(lái)的巴克豪森噪聲信號(hào)以文件形式存入計(jì)算機(jī)；E、對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以圖形坐標(biāo)方式顯示出來(lái)。亦即(1)、在計(jì)算機(jī)控制下，D/A轉(zhuǎn)換器從一個(gè)極值到另一個(gè)極值依次產(chǎn)生階梯信號(hào)，再通過(guò)功率放大器產(chǎn)生階梯電壓驅(qū)動(dòng)激勵(lì)線圈。
(2)、用接收線圈、聲震探頭將巴克豪森噪聲信號(hào)接收后送高速放大器放大，放大器增益在20分貝到60分貝之間，若用線圈接收巴克豪森噪聲信號(hào)，線圈的線徑在0.1毫米左右，匝數(shù)在20匝到50匝。線圈匝數(shù)、線徑、直徑與探頭結(jié)構(gòu)有關(guān)，而探頭是根據(jù)被測(cè)零件的形狀及測(cè)量部位設(shè)計(jì)的。
(3)、在每一個(gè)階梯電壓下，先將高速存儲(chǔ)器的地址計(jì)數(shù)器置零，用高速A/D轉(zhuǎn)換器將巴克豪森噪聲信號(hào)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)并寫(xiě)入高速存儲(chǔ)器，地址計(jì)數(shù)器加一。數(shù)據(jù)長(zhǎng)度可設(shè)定為數(shù)十個(gè)到數(shù)十千個(gè)，當(dāng)?shù)刂酚?jì)數(shù)器的值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，再依次讀出高速存儲(chǔ)器的值以文件形式存入計(jì)算機(jī)。然后調(diào)整D/A轉(zhuǎn)換器輸出，產(chǎn)生新的階梯電壓，重復(fù)上述操作，直到D/A轉(zhuǎn)換器的輸出到達(dá)另一個(gè)極值為止，每一階梯電壓的幅度和總的階梯數(shù)以及每一階梯電壓的數(shù)據(jù)采集長(zhǎng)度可預(yù)先設(shè)定。
(4)、由于磁滯回線是對(duì)稱(chēng)的，所以D/A轉(zhuǎn)換器只須從一個(gè)極值到另一個(gè)極值，回程可以加快，且無(wú)須采樣，每個(gè)測(cè)量周期D/A轉(zhuǎn)換器至少要從一個(gè)極值到另一個(gè)極值，也可多測(cè)幾次再求其平均值。
圖1中震蕩器1的輸出頻率可以在2～40MZH的范圍內(nèi)，門(mén)電路2有三個(gè)輸入端一個(gè)輸出端，計(jì)數(shù)器3輸出計(jì)數(shù)值可作為存儲(chǔ)器地址，同時(shí)當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到最大值時(shí)輸出一個(gè)高電平信號(hào)。數(shù)據(jù)選擇器4有兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端口，一個(gè)數(shù)據(jù)輸出端口，一個(gè)輸入選擇端，用于兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端口中的一個(gè)作為有效輸入。存儲(chǔ)器5有地址線，數(shù)據(jù)線，一個(gè)讀出端，一個(gè)寫(xiě)入端。通過(guò)計(jì)算機(jī)輸入輸出單元6可以將外設(shè)的數(shù)據(jù)讀入計(jì)算機(jī)，也可將計(jì)算機(jī)控制信號(hào)輸出到外設(shè)上。觸發(fā)器7是D型，有一個(gè)置位端，一個(gè)復(fù)位端，一個(gè)輸出端。放大器8將輸入信號(hào)放大。高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器9有數(shù)據(jù)輸出端，一個(gè)輸出控制端，一個(gè)時(shí)鐘輸入端。數(shù)模轉(zhuǎn)換器即D/A轉(zhuǎn)換器10可將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬量。接收線圈14用于接收磁巴克豪森信號(hào)；聲震探頭15用于接收巴克豪森信號(hào)。
電路工作原理如下當(dāng)通電之后，計(jì)算機(jī)運(yùn)行專(zhuān)為本系統(tǒng)編寫(xiě)的程序，在程序控制下，首先在磁盤(pán)中建立并打開(kāi)一個(gè)數(shù)據(jù)文件，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)輸入輸出單元6向數(shù)據(jù)選擇器4發(fā)出選擇信號(hào)，讓計(jì)數(shù)器3的輸出作為數(shù)據(jù)選擇器4的輸入，通過(guò)輸入輸出單元6向A/D轉(zhuǎn)換器9發(fā)出信號(hào)，使A/D轉(zhuǎn)換器9輸出無(wú)效。通過(guò)輸入輸出單元6向D/A轉(zhuǎn)換器10寫(xiě)入最小值零，D/A轉(zhuǎn)換器10的輸出為最大值，經(jīng)功率放大器11放大后，激勵(lì)線圈12中流入負(fù)的最大電流。經(jīng)數(shù)十毫秒后，激勵(lì)線圈12的電流到達(dá)穩(wěn)定值。通過(guò)計(jì)算機(jī)輸入輸出單元6向觸發(fā)器7發(fā)出復(fù)位信號(hào)，觸發(fā)器7復(fù)位后輸出高電平開(kāi)啟與門(mén)電路2中的一個(gè)門(mén)。通過(guò)計(jì)算機(jī)輸入輸出單元6再向與門(mén)電路2的另一個(gè)門(mén)發(fā)出啟與信號(hào)，這時(shí)與門(mén)電路2的所有門(mén)都被打開(kāi)，震蕩器1的輸出脈沖即可通過(guò)門(mén)電路2。與門(mén)電路2的輸出有三個(gè)作用，一是進(jìn)入計(jì)數(shù)器3的時(shí)鐘端，計(jì)數(shù)器3加一，計(jì)數(shù)器2的輸出通過(guò)數(shù)據(jù)選擇器4作為存儲(chǔ)器5的地址。二是進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器9的時(shí)鐘端，A/D轉(zhuǎn)換器9轉(zhuǎn)換一次數(shù)據(jù)，A/D轉(zhuǎn)換器9轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)被送到存儲(chǔ)器5的數(shù)據(jù)端。三是進(jìn)入存儲(chǔ)器5的寫(xiě)入端，與門(mén)電路2的輸出脈沖在上升沿時(shí)，前兩個(gè)作用有效，與門(mén)電路2的輸出脈沖在低電平時(shí)，存儲(chǔ)器5的寫(xiě)入端有效，此時(shí)存儲(chǔ)器5的地址信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)都以穩(wěn)定，數(shù)據(jù)被寫(xiě)入相應(yīng)的存儲(chǔ)單元。當(dāng)震蕩器1的下一個(gè)輸出脈沖到來(lái)時(shí)，重復(fù)上述過(guò)程，新的數(shù)據(jù)被寫(xiě)入存儲(chǔ)器5的下一個(gè)單元。當(dāng)計(jì)數(shù)器3計(jì)滿(mǎn)64K數(shù)據(jù)后，存儲(chǔ)器5也寫(xiě)滿(mǎn)了64K數(shù)據(jù)，計(jì)數(shù)器3向D型觸發(fā)器7發(fā)出信號(hào)，D型觸發(fā)器7的輸出關(guān)閉與門(mén)電路2同時(shí)進(jìn)入輸入輸出單元6，計(jì)算機(jī)從輸入輸出單元6中讀到計(jì)滿(mǎn)信號(hào)后，首先通過(guò)輸入輸出單元6關(guān)閉A/D轉(zhuǎn)換器9的輸出，再通過(guò)輸入輸出單元6向數(shù)據(jù)選擇器4發(fā)出選擇輸入輸出單元6為輸入的選擇信號(hào)，接著計(jì)算機(jī)通過(guò)輸入輸出單元6向數(shù)據(jù)選擇器4發(fā)出地址0信號(hào)，數(shù)據(jù)選擇器4將該地址加到存儲(chǔ)器5的地址端，計(jì)算機(jī)再通過(guò)計(jì)數(shù)器3從輸入輸出單元6讀出存儲(chǔ)器5的數(shù)據(jù)，存入數(shù)據(jù)文件，然后地址加一，讀出下一個(gè)數(shù)據(jù)，直到將存儲(chǔ)器5中的64K數(shù)據(jù)讀完，然后調(diào)整D/A轉(zhuǎn)換器10的輸出，再重復(fù)上述的全過(guò)程，直到D/A轉(zhuǎn)換器10的輸出為最大值為止，當(dāng)最大值時(shí)存儲(chǔ)器5中的64K數(shù)據(jù)讀完并存入磁盤(pán)文件后，該部位檢測(cè)完畢。
計(jì)數(shù)器3的計(jì)數(shù)長(zhǎng)度可以為64K、32K、16K、8K或4K。同樣存儲(chǔ)器5的容量也可以為64K、32K、16K、8K或4K。D/A轉(zhuǎn)換器10可以是8位或12位，其輸出可以從負(fù)的最大值到正的最大值。每?jī)蓚€(gè)相鄰階梯之間的數(shù)據(jù)差可以是1、2、3、4等，但從正的最大值到負(fù)的最大值之間階梯個(gè)數(shù)不能小于三個(gè)。階梯越多，每個(gè)階梯計(jì)數(shù)值越長(zhǎng)，磁盤(pán)中的數(shù)據(jù)文件也越長(zhǎng)，測(cè)量時(shí)間和處理時(shí)間也相應(yīng)加長(zhǎng)。階梯值表示硬度、應(yīng)力，而該階梯電壓下脈沖計(jì)數(shù)值表示在該硬度、應(yīng)力由表及里的層深分布，該值為存儲(chǔ)器5的地址，而在該地址下的模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后數(shù)值表示巴克豪森信號(hào)強(qiáng)度，所有階梯電壓下對(duì)應(yīng)的地址計(jì)數(shù)器下的巴克豪森信號(hào)強(qiáng)度值，反映了這一層深下磁化曲線狀況，對(duì)數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)作相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理后，可以以圖形曲線的方式顯示硬度、應(yīng)力、層深的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
權(quán)利要求
1.一種利用巴克豪森噪聲信號(hào)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的方法是通過(guò)數(shù)摸轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生階梯波電壓驅(qū)動(dòng)激勵(lì)線圈使零件磁化而產(chǎn)生巴克豪森噪聲信號(hào)，然后對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄處理。
2.如權(quán)利要求1所述的利用巴克豪森噪聲信號(hào)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的方法的具體程序?yàn)锳、在同一階梯電壓下順序記錄巴克豪森噪聲信號(hào)；B、改變數(shù)摸轉(zhuǎn)換器的輸出，再順序記錄下一階梯電壓下出現(xiàn)的巴克豪森噪聲信號(hào)；C、數(shù)摸轉(zhuǎn)換器的輸出從一極限值到另一極限值，重復(fù)B步驟；D、將順序記錄下來(lái)的巴克豪森噪聲信號(hào)以文件形式存入計(jì)算機(jī)；E、對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以圖形坐標(biāo)方式顯示出來(lái)。
全文摘要
本發(fā)明屬于無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，涉及利用巴克豪森噪聲信號(hào)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的方法，它是通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生階梯波電壓驅(qū)動(dòng)激勵(lì)線圈使零件磁化而產(chǎn)生巴克豪森噪聲信號(hào)，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行記錄處理。采用該方法把材料的硬度值與產(chǎn)生磁化的電壓數(shù)值對(duì)應(yīng)起來(lái)，在同一階梯電壓下，零件的磁化電流按指數(shù)規(guī)律上升，磁場(chǎng)強(qiáng)度也按指數(shù)規(guī)律增強(qiáng)，若磁化力得到某一量值，磁分子發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)的巴克豪森噪聲信號(hào)含有表層硬度及層深的信息；通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)作相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理后，可以圖形曲線的方式顯示硬度、應(yīng)力、層深的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
文檔編號(hào)G01N27/82GK1410766SQ0213924
公開(kāi)日2003年4月16日 申請(qǐng)日期2002年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月2日
發(fā)明者吳成忠 申請(qǐng)人:東風(fēng)汽車(chē)公司