專利名稱：一種基于漏電場的導電金屬體無損檢測裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種導電金屬體無損檢測技術(shù)，特別是基于漏電場的導電金屬體無損檢測裝置。
背景技術(shù)：
無損檢測在社會安全高效生產(chǎn)中越來越重要，但是已有無損檢測方法并不能滿足眾多日益增長的探傷需求。現(xiàn)有無損檢測方法中，磁粉及滲透基本為人工操作、效率不高； 超聲檢測存在激勵與檢測頻率匹配而限制了掃描速度提高的問題；渦流檢測由于趨膚效應而對內(nèi)傷檢測失效；射線檢測具有輻射性原則上盡可能減少使用；漏磁檢測具有強穿透力而能檢測內(nèi)、外傷，但對有色金屬(如銅、鋁及鈦合金等)，奧氏體不銹鋼以及高溫(過居里點而失去磁性)黑色金屬(如鋼鐵等)無效；磁擾動檢測法也只局限于鐵磁性材料。其它電磁方法有交變電場檢測法和交流電勢檢測法，但與渦流一樣因渦電流趨膚效應而不能檢測內(nèi)傷；而直流電勢法是基于缺陷處電壓變化的檢測原理的探針電回路接觸式檢測，用于自動化探傷時可行性差且對表面有絕緣附著物的被檢測體失效。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種基于漏電場的導電金屬體無損檢測裝置，本發(fā)明適應于導電金屬內(nèi)、外傷檢測，尤其是有色金屬和高溫(失磁性)黑色金屬(如鋼鐵等)的內(nèi)外傷的快速檢測，彌補現(xiàn)有無損檢測方法對上述材料探傷盲點，增強無損檢測的社會服務功能。本發(fā)明提供的基于漏電場的導電金屬體無損檢測裝置，包括探頭、電極、直流電源、放大器、濾波器、采集卡和計算機；探頭、放大器、濾波器、采集卡和計算機依次電連接， 工作時，電極放置于待檢測導電金屬體表面，直流電源連接在電極上，探頭與待檢測導電金屬體表面不接觸且在探頭的探測距離內(nèi)；探頭探測得到的電壓信號經(jīng)過放大器放大、濾波器濾波，通過采集卡進行A/D轉(zhuǎn)換后，提供給計算機提取信號特征并用波形圖的形式顯示， 得到被檢導電金屬體的缺陷信息。本發(fā)明提供的漏電場無損檢測原理是基于電場折射物理作用即tan θ ^tan θ 2 = O1Zo2,其中，O1為金屬體電導率，02為空氣電導率，Q1為金屬體內(nèi)電場與表面法線的夾角，θ2為空氣中電場與表面法線的夾角。在通以直流電的金屬體上缺陷處的附近空氣區(qū)域會因折射而產(chǎn)生漏電場。本發(fā)明中漏電場形成的原理是導電金屬體中通入直流電流時表面聚集電荷，表面電荷由電源和金屬體共同決定，在金屬體外部空氣中形成電場，當電流方向與金屬體表面不平行時，空氣中形成的電場與金屬體內(nèi)部電場滿足電場折射定律；若金屬體中存在缺陷，缺陷使得金屬體內(nèi)電流與電場分布發(fā)生變化，與此同時缺陷附近金屬體表面電荷分布也發(fā)生變化，由電場折射定律金屬體外缺陷處附近電場發(fā)生變化。這樣在金屬體外部空氣中形成與原電場不同的電場稱為漏電場。本發(fā)明提供的檢測裝置是利用金屬體直流電場激勵時缺陷處產(chǎn)生漏電場現(xiàn)象，采
3用電場傳感器非接觸式探測金屬體外電場，缺陷引起的電場變化被傳感器探測到，經(jīng)過信號分析處理得到金屬體的缺陷信息，不僅能檢測金屬體表面缺陷，也能檢測金屬體內(nèi)部缺陷。本方法的實施裝置的特點是采用低壓電源做激勵源，探頭不接觸金屬體，適用于自動化檢測，裝置整體結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。

圖1為本發(fā)明檢測方法原理示意圖；圖2為本發(fā)明檢測方法的實施示意圖；圖3為本發(fā)明檢測裝置示意圖；圖4為本發(fā)明檢測方法檢測缺陷的信號波形圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。如圖1所示，待檢測導電金屬體1通直流電流時內(nèi)部產(chǎn)生穩(wěn)恒電場9，電場9方向與導電金屬體1內(nèi)部電流方向相同，導電金屬體1表面附近空氣2中無電流但存在電場10， 電場9與電場10滿足電場折射定律。若導電金屬體1表面或內(nèi)部有缺陷，其內(nèi)部電場9發(fā)生變化，由電場折射定律金屬體表面附近空氣2中電場10相應地變化，這樣金屬體缺陷處體外附近的空氣中便產(chǎn)生漏電場?；趫D1所示的漏電場形成原理，形成如圖2所示的漏電場檢測方法采用電場傳感器制作的探頭3放置于導電金屬體1表面附近空氣2中，與導電金屬體1表面保持一定的提離距離(在探頭3的探測距離內(nèi)，如TREKMode 1325為0. 2_2mm)。檢測時，向金屬體通直流電流激勵從而在缺陷處形成漏電場，探頭3沿平行于電流的方向勻速運動，用以探測金屬體外的電場10并轉(zhuǎn)換為電壓信號，信號分析處理后若存在異常則有缺陷，否則無缺陷。如圖3所示為本方法的實施裝置，裝置包括探頭3、電極4、直流電源5、放大器6、 濾波器7、采集卡8和計算機11。電極4放置于金屬體表面并且與待檢測導電金屬體1保持良好接觸，直流電源5連接在電極4上，向?qū)щ娊饘袤w1通入直流電流形成電場激勵待檢測導電金屬體1，以便于在缺陷處形成漏電場；探頭3與導電金屬體1表面保持一定的提離距離但不接觸待檢測導電金屬體，探測導電金屬體1表面附近空氣2中的電場并轉(zhuǎn)化為電壓信號，然后此電壓信號經(jīng)過放大器6放大、濾波器7濾波，通過采集卡8進行A/D轉(zhuǎn)換后，提供給計算機11提取信號特征并用波形圖的形式顯示，得到待檢測導電金屬體的缺陷信息。圖4所示波形圖是在圖3所示的實施裝置上，用本發(fā)明提供的檢測方法檢測直徑 Φ30mm鋁管表面0. 5mm(寬)X0. 5mm(深)X IOmm(長)人工刻槽所得到的信號波形圖。檢測過程中，探頭3與金屬體1表面提離距離為2mm，探頭3沿圖2中電流方向以0. 3m/s的速度勻速運動通過缺陷附近空間，重復運動三次得到圖中的3個雙峰信號波形，從而檢測出鋁管中的缺陷。本發(fā)明不僅局限于上述具體實施方式
，本領域一般技術(shù)人員根據(jù)實施例和附圖公開的內(nèi)容，可以采用其它多種具體實施方式
實施本發(fā)明，因此，凡是采用本發(fā)明的設計結(jié)構(gòu)和思路，做一些簡單的變化或更改的設計，都落入本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求1.基于漏電場的導電金屬體無損檢測裝置，其特征在于該裝置包括探頭(3)、電極 (4)、直流電源(5)、放大器(6)、濾波器(7)、采集卡(8)和計算機(11)；探頭(3)、放大器(6)、濾波器(7)、采集卡(8)和計算機(11)依次電連接，工作時，電極(4)放置于待檢測導電金屬體表面，直流電源(5)連接在電極⑷上，探頭(3)與待檢測導電金屬體表面不接觸且在探頭(3)的探測距離內(nèi)；探頭C3)探測得到的電壓信號經(jīng)過放大器(6)放大、濾波器(7)濾波后，通過采集卡(8)進行A/D轉(zhuǎn)換后，提供給計算機(11)進行分析處理，得到被檢金屬體的缺陷信息。
專利摘要本實用新型公開了基于漏電場的導電金屬體無損檢測裝置，包括探頭、電極、直流電源、放大器、濾波器、采集卡和計算機；探頭、放大器、濾波器、采集卡和計算機依次電連接，工作時，電極放置于待檢測導電金屬體表面，直流電源連接在電極上，探頭與待檢測導電金屬體表面不接觸且在探頭的探測距離內(nèi)；探頭探測得到的電壓信號經(jīng)過放大器放大、濾波器濾波，通過采集卡進行A/D轉(zhuǎn)換后，提供給計算機提取信號特征并用波形圖的形式顯示，得到被檢導電金屬體的缺陷信息。裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，使用安全，適用于自動化探傷，尤其適用于有色金屬(如鋁、銅、鈦合金)，奧氏體不銹鋼以及溫度高于居里點的鋼鐵材料。
文檔編號G01N27/61GK202330353SQ20112045745
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者孫燕華, 康宜華, 談存真 申請人:華中科技大學