基于電磁感應原理的導體中缺陷探測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于電磁感應原理的導體中缺陷探測方法，尤其涉及一種導電材 料中的微顆粒或異質(zhì)缺陷的監(jiān)測與檢測。
【背景技術(shù)】
[0002] 在生產(chǎn)過程中，導電材料由于制備工藝或在使役過程產(chǎn)生的缺陷，如氧化物、氮化 物、硫化物等顆?；蛄鸭y缺陷、氣孔等缺陷，它們的存在往往會嚴重影響導電材料的使用安 全。例如，電纜線中的雜質(zhì)既嚴重降低了導體材料的機械強度，也會通過導電屬性的改變增 大電阻，產(chǎn)生額外的焦耳熱，從而削弱導電性能和使用壽命。顯而易見，對微顆?；蛉毕葸M 行有效的探測和監(jiān)測具有重要的生產(chǎn)意義。
[0003] 傳統(tǒng)的渦流檢測方法一般由激勵線圈和接收線圈組成。在激勵線圈中通入交流 電，根據(jù)安培定律在其周圍產(chǎn)生感應磁場，它可滲透到待測導體中，由于輸入電流的時諧特 性在導體中產(chǎn)生渦電流，進一步地，渦電流在導體周圍產(chǎn)生感應磁場，當導體中存在異質(zhì)缺 陷時，上述的渦電流及其周圍的感應磁場都會發(fā)生變化，可由接收線圈的阻抗變化探知到 導體周圍感應磁場的變化，進而獲得缺陷的特征信息。渦流檢測方法中的線圈由于由導線 螺旋纏繞而成的結(jié)構(gòu)特點，線圈尺寸一般為數(shù)毫米，很難再進一步減小尺寸，因而測量精度 受到限制；其次，由于通過接受線圈測量的量為阻抗，而空間變化的感應磁場為矢量，因而 存在所謂的提離效應，這是傳統(tǒng)的渦電流法存在的不足。本發(fā)明克服了上述不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于電磁感應原理的導體中缺陷 探測方法，使小永磁體與待測導體之間產(chǎn)生相對運動，由麥克斯韋的電磁場理論可知在導 體中將產(chǎn)生渦電流，由于微顆粒和導體之間電導率的差異，根據(jù)安培定律，渦電流在空間產(chǎn) 生的感應磁場也會發(fā)生相應的變化，利用磁阻效應直接探這種空間磁場的變化。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于電磁感應原理的導體中缺陷探測方法， 所述方法包括：
[0006] 步驟1，將小永磁體置于待測導體附近，使磁場滲透到所述待測導體中；
[0007] 步驟2,使所述小磁體與待測導體之間產(chǎn)生相對運動；
[0008] 步驟3,測量由微顆?；蛉毕輹r引起的待測導體周圍的感應磁場的變化；
[0009]步驟4，通過所述感應磁場變化確定所述微顆粒或缺陷的特征。
[0010] 進一步的，所述步驟1中所述小永磁體產(chǎn)生空間分布的靜磁場，并且滲透到待測導 體中；所述小永磁體的磁化方向垂直于待測導體表面，或所述小永磁體與待測導體之間不 接觸。
[0011] 進一步的，所述步驟2具體為，固定所述小永磁體，使所述待測導體運動;或固定所 述待測導體，使所述小永磁體運動。
[0012] 進一步的，所述步驟2中的相對運動具體為速度為常數(shù)的線性運動或角速度為常 數(shù)的圓周運動。
[0013] 進一步的，所述步驟3中采用基于磁阻效應的傳感器測量空間感應磁場的變化。
[0014] 進一步的，所述步驟4中的磁場變化的脈沖數(shù)目為微顆?；虍愘|(zhì)缺陷的數(shù)目。
[0015] 進一步的，所述步驟4中的磁場變化的量越大，則微顆粒或異質(zhì)缺陷的尺寸越大。
[0016] 進一步的，所述步驟4中的磁場變化所產(chǎn)生的脈沖信號與微顆?；虍愘|(zhì)缺陷相對 應。
[0017] 進一步的，所述步驟2、3中，改變所述相對運動的速度，獲得微顆?；虍愘|(zhì)缺陷在 導體中的深度信息。
[0018] 本發(fā)明基于電磁感應原理的導體中缺陷探測方法，電磁學原理清晰；測量儀機構(gòu) 簡單;測量準確度高;測量效率高;并且不要求待測試樣導磁，因而適用范圍更為廣泛。
【附圖說明】
[0019] 圖1A為本發(fā)明基于電磁感應原理的導體中缺陷探測方法的測量原理示意圖之一； [0020]圖1B為本發(fā)明基于電磁感應原理的導體中缺陷探測方法的測量原理示意圖之二； [0021]圖1C為本發(fā)明基于電磁感應原理的導體中缺陷探測方法的測量原理示意圖之三； [0022]圖1D為本發(fā)明基于電磁感應原理的導體中缺陷探測方法的測量原理示意圖之四； [0023]圖1E為本發(fā)明基于電磁感應原理的導體中缺陷探測方法的測量原理示意圖之五； [0024]圖1F為本發(fā)明基于電磁感應原理的導體中缺陷探測方法的測量原理示意圖之六； [0025]圖1G為本發(fā)明基于電磁感應原理的導體中缺陷探測方法的測量原理示意圖之七； [0026]圖1H為本發(fā)明基于電磁感應原理的導體中缺陷探測方法的測量原理示意圖之八； [0027]圖2為本發(fā)明基于電磁感應原理的導體中缺陷探測方法的流程圖；
[0028]圖3為本發(fā)明基于電磁感應原理的導體中缺陷探測方法的示意圖。
[0029]圖4A是使用本發(fā)明基于電磁感應原理的導體中缺陷探測方法的測量信號示意圖 之一；
[0030] 圖4B是使用本發(fā)明基于電磁感應原理的導體中缺陷探測方法的測量信號示意圖 之二。
【具體實施方式】
[0031] 下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
[0032]本發(fā)明的基本原理如下：由小尺寸、可設計形狀的永磁體提供一個局部的靜磁場 否。，使小永磁體與待測導體試樣之間產(chǎn)生相對運動，
[0033]如圖1A所示，在導體中建立一個電磁敏感區(qū)，范圍約為小磁體尺寸的三倍，所有的 電磁參量變化主要集中在該敏感區(qū)內(nèi)。根據(jù)歐姆定律，在導體中產(chǎn)生電流方向相反的一對 渦電流環(huán)如圖1B所示;根據(jù)安培定律，渦電流在其周圍產(chǎn)生感應磁場如圖1C所示;空 間磁場可表示為矢量和的形式：1=? +客，如圖1D所示。
[0034]圖1E示出了當微顆粒隨導體運動進入電磁敏感區(qū)時的情形；由于微顆粒或異質(zhì)缺 陷與待測導體之間電導率的差異，導體中的渦電流環(huán)/大小及分布將發(fā)生變化，如圖1F所 示;相應地，渦電流在其周圍產(chǎn)生的感應磁場也將發(fā)生變化，如圖1G所示；區(qū)域的空間磁 場變化為哀' 4 + f，如圖1Η所示。
[0035] 顯見，空間磁場的變化量