一种减小温度影响的巴克豪森应力检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及巴克豪森原理铁磁性材料的应力检测技术领域，具体说是一种减小温 度影响的巴克豪森应力检测方法。
【背景技术】
[0002] 目前，巴克豪森检测方法广泛应用于铁磁性材料应力的检测。在检测时，铁磁材料 被磁化的过程中产生的巴克豪森（MBN)信号会受到各种因素的影响。就温度影响而言，一 方面温度影响着铁磁性材料的磁化状态，即温度本身对巴克豪森信号产生影响；另一方面 当温度升高时，铁磁性构件将承受温度产生的压应力，温度降低时承受着拉应力，这种拉应 力和压应力同样对MBN信号产生较大影响。
[0003] 由于温度对巴克豪森信号的上述双重影响，在检测铁磁性材料温度应力时会影响 MBN信号的特征值，而采用常规特征值来进行温度应力的检测时难以消除温度本身的这种 影响。在减弱温度本身对巴克豪森信号影响后如何定量测量铁磁性材料的温度应力；现有 的常规特征值标定检测结果精度较低。
[0004] 目前，巴克豪森应力检测研宄中，在修正温度效应对应力检测影响的方法主要是 通过测量求取巴克豪森信号的常规特征值，即均值、均方根、振铃数、峰值、峰宽比，然后通 过BP神经网络的方法，最终求出应力的大小。此方法目前存在的主要缺陷有：首先检测精 度不高，通过神经网络方法各个特征值本身受到温度影响较大，修正精度低。其次较为繁 琐，需要求多个特征值，在求特征值的过程也会引入较大的测量误差。另外，在现有技术的 常规特征值标定中，用均方根作为巴克豪森检测应力标定的特征值，由于横向均方根值或 纵向均方根值与温度的变化均呈一致方向的单调关系，因此采用单一均方根作为应力标定 的特征值，同样会引入温度的影响，致使检测结果精度较低。
【发明内容】
[0005] 本发明目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种减小温度影响的巴克豪森应力 检测方法，方法简便，检测结果精度高，能够有效地减小巴克豪森应力检测中的温度影响。
[0006] 为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] -种减小温度影响的巴克豪森应力检测方法，采用传感器进行巴克豪森应力检 测，其特征在于包括以下步骤：
[0008] 步骤一、检测出当传感器磁轭与被检测材料平行时巴克豪森信号的均方根值，即 为横向均方根值；
[0009] 步骤二、所述的横向均方根测量结束后，检测出当传感器磁轭与被检测材料垂直 时巴克豪森信号的均方根值，即为纵向均方根值；
[0010] 步骤三、运算求出横向均方根与纵向均方根的比值，即横纵比；
[0011] 步骤四、通过标准应力的加载实验得到横纵比与应力的对应关系，并通过线性拟 合得出特征值-应力的标定曲线及标定方程；
[0012] 步骤五、获取所述横纵比的随机测量误差及拟合误差；
[0013] 步骤六、根据检测得的横纵比，带入所述标定方程中，求出应力值。
[0014] 在所述步骤三中，所述的横纵比可以按以下方式获取：
[0015] (1)单次测量横向均方根值；
[0016] (2)单次测量同一位置的纵向均方根值；
[0017] (3)横向均方根除以纵向均方根值求出横纵比。
[0018] 进一步地，在所述步骤三中，所述的横纵比也可以按以下方式获取：
[0019] (1)多次测量横向均方根值，并求平均值；
[0020] (2)多次测量纵向均方根值，并求平均值；
[0021] (3)横向均方根的平均值除以纵向均方根的平均值，求出横纵比；
[0022] (4)重复上述⑴至（3)的操作，将多个横纵比求平均后得出横纵比。
[0023] 在所述步骤四中，所述的通过线性拟合得出标定方程为：
[0024]Y= -0. 0025X+0. 6336
[0025] 式中，X表示应力值，Y表示横纵比，得出：横纵比每变化0.01，应力值变化为 ±4Mpa〇
[0026] 在所述步骤五中，所述的获取所述的横纵比的随机测量误差及拟合误差的过程分 别是：
[0027]随机测量误差：通过对同一点多次测量实验，估算出通过所述的横纵比检测仪器 的测量误差范围；
[0028] 拟合误差：通过所述的标定方程求出的应力值与实际实验中加载的拉压应力值进 行比较，获得横纵比标定方程测应力的拟合误差。
[0029] 与现有技术相比，本发明的优点和有益效果如下：
[0030] 本发明针对巴克豪森应力检测中的温度影响，提出了新的特征值横纵比，即横向 均方根值与纵向均方根值的比值，通过实验验证了相对于现有技术的单向均方根标定应 力的方法，横纵比的方法在有效地抑制温度影响后，对应力测量的精度更高，检测也更为便 捷。
【附图说明】
[0031] 图1是本发明的一种具有温度消减效应的巴克豪森应力检测方法流程框图。
[0032] 图2是本发明所述方法检测中的传感器横向放置示意图。
[0033] 图3是本发明所述方法检测中的传感器纵向放置示意图。
[0034]图4是本发明所述方法的横纵比与被检测材料钢轨的拉、压应力的关系曲线图。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
[0036] 如图1所示，本发明的一种减小温度影响的巴克豪森应力检测方法，采用传感器 进行巴克豪森应力检测，其特征在于包括以下步骤：
[0037] 步骤一、检测出当传感器磁轭与被检测材料平行时巴克豪森信号的均方根值，即 为横向均方根值；图2所示为本发明所述方法检测中的传感器横向放置示意图。
[0038] 步骤二、所述的横向均方根测量结束后，检测出当传感器磁轭与被检测材料垂直 时巴克豪森信号的均方根值，即为纵向均方根值；
[0039] 所述的均方根值RMS的求取公式为：
[0040]
【主权项】
1. 一种减小温度影响的巴克豪森应力检测方法，采用传感器进行巴克豪森应力检测， 其特征在于包括以下步骤： 步骤一、检测出当传感器磁轭与被检测材料平行时巴克豪森信号的均方根值，即为横 向均方根值； 步骤二、检测出当传感器磁轭与被检测材料垂直时巴克豪森信号的均方根值，即为纵 向均方根值； 步骤三、运算求出横向均方根与纵向均方根的比值，即横纵比； 步骤四、通过标准应力的加载实验得到横纵比与应力的对应关系，并通过线性拟合得 出特征值-应力的标定曲线及标定方程； 步骤五、获取所述横纵比的随机测量误差及拟合误差； 步骤六、根据检测得出的横纵比，带入所述标定方程中，求出应力值。
2. 根据权利要求1所述的一种减小温度影响的巴克豪森应力检测方法，其特征在于： 在所述步骤三中，所述的横纵比按以下方式获取： (1) 单次测量横向均方根值； (2) 单次测量同一位置的纵向均方根值； (3) 横向均方根除以纵向均方根值求出横纵比。
3. 根据权利要求1所述的一种减小温度影响的巴克豪森应力检测方法，其特征在于： 在所述步骤三中，所述的横纵比按以下方式获取： (1) 多次测量横向均方根值，并求平均值； (2) 多次测量纵向均方根值，并求平均值； (3) 横向均方根的平均值除以纵向均方根的平均值，求出横纵比； (4) 重复上述（1)至（3)的操作，将多个横纵比求平均后得出横纵比。
4. 根据权利要求1所述的一种减小温度影响的巴克豪森应力检测方法，其特征在于： 在所述步骤四中，所述的通过线性拟合得出标定方程为： Y= -0. 0025X+0. 6336 式中，X表示应力值，Y表示横纵比，得出：横纵比每变化0. 01，应力值变化为±4Mpa。
5. 根据权利要求1或4所述的一种减小温度影响的巴克豪森应力检测方法，其特征 在于：在所述步骤五中，所述的获取所述的横纵比的随机测量误差及拟合误差的过程分别 是： 随机测量误差：通过对同一点多次测量实验，估算出通过所述的横纵比检测仪器的测 量误差范围； 拟合误差：通过所述的标定方程求出的应力值与实际实验中加载的拉压应力值进行比 较，获得横纵比标定方程测应力的拟合误差。
【专利摘要】本发明提出了一种减小温度影响的巴克豪森应力检测方法，其特征在于包括以下步骤：一、检测出当传感器磁轭与被检测材料平行时巴克豪森信号的横向均方根值；二、所述的横向均方根测量结束后，检测出当传感器磁轭与被检测材料垂直时巴克豪森信号的纵向均方根值；三、运算求出横向均方根与纵向均方根的比值，即均方根横纵比；四、通过标准应力的加载实验得到横纵比与应力的对应关系，并通过线性拟合得出标定方程，从而得出特征值-应力的标定曲线；五、获取所述均方根横纵比的随机测量误差及拟合误差；六、根据检测得的横纵比，带入所述标定方程中，求出应力值。本发明方法简便，检测结果精度高，能有效地减小检测中的温度影响。
【IPC分类】G01L5-00
【公开号】CN104819795
【申请号】CN201510163048
【发明人】黄凯, 王平, 许建芹, 林洋, 高铭, 李梦迪, 焦婷, 李 东, 吴杰
【申请人】江苏省特种设备安全监督检验研究院
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月7日