新型电磁无损检测仪的研制

　　电磁无损检测方法，尤其是用初始磁导率法检测钢铁材质，以其非破坏性、简便快速及可实现100%逐件检侧等优点，在工业上得到广泛的应用，并产生了巨大的社会经济效益.但由于结构钢硬度与其初始磁导率之间成“N”型关系这一难题I’，21，影响了电磁无损检测技术的广泛应用与发展.最新研制成功的W〔F一E型电磁无损检测仪采用幅度与相位分析相结合的新技术，通过对硬度信号的科学分析，合理选择测试参数，提取有用信号，实现了结构钢的硬度与仪器数显值之间的单值对应关系，从而解决了传统的双值乃至多值关系这一大难题.

　　1检测技术的原理

　　新研制的电磁无损检测仪总体框图如图1.

　　电磁无损检测仪的频率信号由一晶振(稳频)提供，分频后供功率放大和相位旋转使用.

　　1.1硬度信号的调制

　　由于结构钢件化学成分的微小差异以及热处理工艺参数的不尽相同，导致结构钢件在回火后组织结构、晶粒度大小、内应力状况等物理量存在一定的差异，进而影响其机械性能，如硬度(HRC)等.因此，HRC值可以用一函数关系式表示为

　　式中:n表示物理量总数;乌表示各物理量分量;i=0，1，2，…，n一1.

　　研究表明，上述各物理量分量对初始磁导率都会产生影响l3]，即人可用函数关系式x表示为

　　式中;n表示物理量总数;a‘表示各物理量分量;1=0，1，2，…，

　　由式(l)和式(2)可知，巧与HRC相关.因此，当结构钢件放人电磁探头时，探头信号将被各物理量分量调制，即

　　其中以二表示a‘分量与HRC相关的信号矢量.鱿。:表示a‘分量产生的干扰信号矢量.

　　1.2硬度信号的解调

　　本仪器用正弦波进行交流激磁，如激磁角频率为。，则功放输出为

　　当结构钢件放人电磁探头后，各物理分量在矶的作用下被调制，各调制信号经前置放大后变成

　　式中前一项为式(3)的等效形式，后一项为随机噪声.

　　U，经基频滤波，滤去噪声信号，则输出为(设信号放大倍数为1，以下同):

　　用于相敏检波的参考信号为一基频方波，如果相位旋转角为中:，则其傅氏级数141为

　　经相敏检波后，其输出:

　　Uo由差频项与和频项两部分组成，其中差频项含有直流成分(j=0)，和频项全部为交流分量.Uo经低通滤波后，只剩下直流成分U泌，即

　　不难看出，一般情况下，在相位角中，处，硬度信号被解调的同时，干扰项也被不同程度的检出，为此，欲使上式具有工程意义，应做如下假设:①中‘，与卯。均在小范围内变化，可近似为中HRc;②中HRc与伽存在一定大小的夹角△中=伽一中HRc.假设①可通过严格选材(满足成分要求)、控制加工精度、规范热处理工艺参数等有效途径来实现.假设②一般与检测仪设计原理及各测试参数等因素有关.