基于磁记忆的钢结构焊缝空气型缺陷定位方法及系统

本发明涉及钢结构焊接缺陷检测领域，具体涉及一种基于磁记忆的钢结构焊缝空气型缺陷定位方法及系统。

背景技术：

1、钢材由于其轻质高强、材质均匀和制造简单等特点，在大跨度桥梁、重型厂房和高层结构当中得到了广泛的使用，其中焊接是钢结构中重要的连接方式，而焊接接头中存在裂纹、气孔等焊接空气型缺陷，严重影响了焊接结构的安全性能，使焊接区域成为危险部位。在众多的无损检测方法当中，磁记忆检测方法既可以检测表面缺陷，又可以检测内部缺陷，并且相比于其他无损检测方式，磁记忆检测方法还具有灵敏度高、检测速度快、对工件表面清洁要求度不高、操作简单等优点。

2、然而，磁记忆检测应用效果的好坏很大程度上取决于信号表征方式，目前缺陷信号表征主要是通过doubov教授提出的磁记忆信号法向分量过零点和切向分量有极值两种方式来进行，但研究人员通过大量的研究发现，通过切向和法向特征进行判断并不可靠，其受环境磁场、载荷大小、检测方向以及残余应力的影响均较明显，实际上磁场是呈空间状态分布的，因此，用受多因素影响的单一方向信号进行表征会导致出现误判，进而也就无法精确地提取出缺陷部位。因此，需要一种基于磁记忆的钢结构焊缝空气型缺陷定位方法及系统，能够解决以上问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供基于磁记忆的钢结构焊缝空气型缺陷定位方法及系统，能够剔除掉干扰因素的影响，准确定位多种因素影响下的钢结构典型焊缝空气型缺陷。

2、本发明的基于磁记忆的钢结构焊缝空气型缺陷定位方法，包括：

3、采集钢结构的焊缝磁场信号，确定钢结构的三维磁模量梯度极值；

4、将三维磁模量梯度极值大于极值阈值的结构区域作为目标区域，根据目标区域所处位置的磁场强度变化特点，从目标区域中剔除残余应力变化区域，筛选得到缺陷区域。

5、进一步，根据如下公式确定钢结构的三维磁模量梯度极值：

6、

7、其中，d为三维磁模量梯度极值；hx、hy、hz分别表示沿着x、y、z三个方向的磁场信号值；表示三维磁场的均方根值；x方向为钢结构的焊缝长度方向；y方向与z方向相互垂直，并形成yz平面，yz平面与x方向垂直；|·|max表示绝对值中取最大值。

8、进一步，根据目标区域所处位置的磁场强度变化特点，从目标区域中剔除残余应力变化区域，筛选得到缺陷区域，具体包括：

9、将具有铁磁性介质连续性分布特点的区域作为残余应力变化区域，并将残余应力变化区域从目标区域中剔除，得到剔除后的区域；

10、在剔除后的区域中，将三维磁模量梯度极值的取值大于取值阈值的区域作为缺陷区域。

11、一种基于磁记忆的钢结构焊缝空气型缺陷定位系统，包括三维磁模量梯度极值构建单元以及缺陷区域筛选单元；

12、所述三维磁模量梯度极值构建单元，用于采集钢结构的焊缝磁场信号，确定钢结构的三维磁模量梯度极值；

13、所述缺陷区域筛选单元，用于将三维磁模量梯度极值大于极值阈值的结构区域作为目标区域，根据目标区域所处位置的磁场强度变化特点，从目标区域中剔除残余应力变化区域，筛选得到缺陷区域。

14、进一步，根据如下公式确定钢结构的三维磁模量梯度极值：

15、

16、其中，d为三维磁模量梯度极值；hx、hy、hz分别表示沿着x、y、z三个方向的磁场信号值；表示三维磁场的均方根值；x方向为钢结构的焊缝长度方向；y方向与z方向相互垂直，并形成yz平面，yz平面与x方向垂直；|·|max表示绝对值中取最大值。

17、进一步，根据目标区域所处位置的磁场强度变化特点，从目标区域中剔除残余应力变化区域，筛选得到缺陷区域，具体包括：

18、将具有铁磁性介质连续性分布特点的区域作为残余应力变化区域，并将残余应力变化区域从目标区域中剔除，得到剔除后的区域；

19、在剔除后的区域中，将三维磁模量梯度极值的取值大于取值阈值的区域作为缺陷区域。

20、本发明的有益效果是：本发明公开的一种基于磁记忆的钢结构焊缝空气型缺陷定位方法及系统，从真实的空间磁场信息出发，借助三维磁模量梯度极值的表征方式，剔除掉干扰因素的影响，最终准确定位出钢结构典型焊缝空气型缺陷所在位置，为简便、快捷地评估钢结构焊接质量状态提供了技术支持。

技术特征：

1.一种基于磁记忆的钢结构焊缝空气型缺陷定位方法，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的基于磁记忆的钢结构焊缝空气型缺陷定位方法，其特征在于：根据如下公式确定钢结构的三维磁模量梯度极值：

3.根据权利要求1所述的基于磁记忆的钢结构焊缝空气型缺陷定位方法，其特征在于：根据目标区域所处位置的磁场强度变化特点，从目标区域中剔除残余应力变化区域，筛选得到缺陷区域，具体包括：

4.一种基于磁记忆的钢结构焊缝空气型缺陷定位系统，其特征在于：包括三维磁模量梯度极值构建单元以及缺陷区域筛选单元；

5.根据权利要求4所述的基于磁记忆的钢结构焊缝空气型缺陷定位系统，其特征在于：根据如下公式确定钢结构的三维磁模量梯度极值：

6.根据权利要求4所述的基于磁记忆的钢结构焊缝空气型缺陷定位系统，其特征在于：根据目标区域所处位置的磁场强度变化特点，从目标区域中剔除残余应力变化区域，筛选得到缺陷区域，具体包括：

技术总结
本发明公开了一种基于磁记忆的钢结构焊缝空气型缺陷定位方法及系统，包括：采集钢结构的焊缝磁场信号，确定钢结构的三维磁模量梯度极值；将三维磁模量梯度极值大于极值阈值的结构区域作为目标区域，根据目标区域所处位置的磁场强度变化特点，从目标区域中剔除残余应力变化区域，筛选得到缺陷区域。本发明能够剔除掉干扰因素的影响，准确定位多种因素影响下的钢结构典型焊缝空气型缺陷。

技术研发人员：陈悦,沈培文,潘学豪
受保护的技术使用者：重庆交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15