基于脉冲涡流检测的多层次金属电学特性分析方法和系统与流程

本发明涉及金属电学特性分析，尤其涉及一种基于脉冲涡流检测的多层次金属电学特性分析方法和系统。

背景技术：

1、钢铁的金属电学特性能够直接决定其力学属性，如硬度和抗拉伸强度等。在钢铁生产工业中，特别是热处理环节中，不均匀的金属特性会导致生产成品的力学特性发生较大变化。因此，检测钢铁的多层次金属特性对于控制钢铁生产质量至关重要。

2、现有的金属特性检测主要使用力学方法或结构显微技术对部分样品进行破坏性的质量检测，此类方法不仅无法进行现场，而且需要较高的生产成本和测量成本，在工业中应用局限性高，不利于现代钢铁生产工艺的改进与发展。以往运用多频涡流技术检测金属物体的无损检测方法，由于高频电磁信号的集肤效应，难以实现表层以下部位的电学特性参数检测。

3、脉冲涡流检测技术具有高灵敏度、宽频谱、抗提离能力强、穿透深度大等特性，能够在距被测物较远或有包覆保护层的条件下，实现金属多层次电学特性的高精度快速评估，能够满足工业生产中，对于金属多层次电学特性的检测要求。因此，提出一种基于脉冲涡流检测的多层次金属电学特性分析方法，就显得尤为重要。

技术实现思路

1、为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种基于脉冲涡流检测的多层次金属电学特性分析方法和系统。

2、本发明提出的一种基于脉冲涡流检测的多层次金属电学特性分析方法，包括下列步骤：

3、s1、通过被测试样的激发涡流场的tmr检测信号计算衰减速率τ(t)；

4、s2、通过比较被测试样不同深度的衰减速率τ(t)，分析被测试样的电磁参数沿厚度变化的数值关系。

5、优选地，在s1中，所述衰减速率τ(t)通过下列等式计算：

6、

7、其中，a0为信号幅值，bz(t)为所述tmr检测信号的近似表达式。

8、优选地，在s1中，所述tmr检测信号bz(t)通过下列等式曲线拟合：

9、bz(t)＝aebt+cedt；

10、其中，a，b，c与d为拟合参数。

11、优选地，在d1中，所述tmr检测信号通过tmr传感装置获得；

12、优选地，在d2中，所述分析被测试样电磁参数沿厚度变化的数值关系，通过下列等式进行：

13、

14、其中，c为tmr传感器至被测试样表面的距离，i0为电流信号幅值，k(αi)为传感器参数，at，ac，st与dc为被测试电磁样特性参数，αi表示表示谐波频率。

15、优选地，dc和st均取等式(3)的最小幂指数函数scp。

16、优选地，scp通过下列等式表达：

17、

18、其中，d表示被测试样厚度，α表示激励频率系数，μr，μ0，σ分别表示相对磁导率，磁导率常数和电导率。

19、本发明中，所提出的基于脉冲涡流检测的多层次金属电学特性分析方法，利用脉冲涡流信号利用方波进行电磁激励源，具有单次激励覆盖多频谱信号的特性，由于趋肤效应，这种测量信号能够对金属不同层次结构进行检测。同时，高功率与低频激励信号的特性，能够在具有高提离与包覆保护层的测试环境中，实现对金属电学特性分布情况的检测，通过对tmr磁信号进行分析，实现工业生产环节中金属产品内部不同层次中电导率、磁导率等电磁参数非接触检测，进而完成金属产品的高精度、无损多层次电学特性分布检测。

20、本发明还提出一种基于脉冲涡流检测的多层次金属电学特性分析系统，包括：

21、tmr传感装置，用于获取被测试样的激发涡流场的tmr检测信号bz(t)；

22、处理器；

23、存储器；以及

24、一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述处理器执行，所述程序包括用于执行根据权利要求1-7任一项所述的基于脉冲涡流检测的多层次金属电学特性分析方法。

25、优选地，所述tmr传感装置包括励磁线圈和tmr磁传感器，励磁线圈用于在被测试样中激发涡流场，tmr磁传感器用于测量被测试样中的涡流场信号。

26、优选地，所述tmr传感装置包括两个励磁线圈，两个励磁线圈相对间隔布置在tmr磁传感器两侧。

27、本发明中，所提出的基于脉冲涡流检测的多层次金属电学特性分析系统，其技术效果与上述多层次金属电学特性分析方法类似，因此不再赘述。

技术特征：

1.一种基于脉冲涡流检测的多层次金属电学特性分析方法，其特征在于，包括下列步骤：

2.根据权利要求1所述的基于脉冲涡流检测的多层次金属电学特性分析方法，其特征在于，在s1中，所述衰减速率τ(t)通过下列等式计算：

3.根据权利要求2所述的基于脉冲涡流检测的多层次金属电学特性分析方法，其特征在于，在s1中，所述tmr检测信号bz(t)通过下列等式曲线拟合：

4.根据权利要求3所述的基于脉冲涡流检测的多层次金属电学特性分析方法，其特征在于，在s1中，所述tmr检测信号通过tmr传感装置获得。

5.根据权利要求4所述的基于脉冲涡流检测的多层次金属电学特性分析方法，其特征在于，在s2中，所述分析被测试样(6)电磁参数沿厚度变化的数值关系，通过下列等式进行：

6.根据权利要求5所述的多层次金属电学特性分析方法，其特征在于，sc和st均取等式(3)的最小幂指数函数scp。

7.根据权利要求6所述的基于脉冲涡流检测的多层次金属电学特性分析方法，其特征在于，scp通过下列等式表达：

8.一种基于脉冲涡流检测的多层次金属电学特性分析系统，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的基于脉冲涡流检测的多层次金属电学特性分析系统，其特征在于，所述tmr传感装置包括励磁线圈(1)和tmr磁传感器(2)，励磁线圈(1)用于在被测试样(6)中激发涡流场，tmr磁传感器(2)用于测量被测试样中的涡流场信号。

10.根据权利要求9所述的基于脉冲涡流检测的多层次金属电学特性分析系统，其特征在于，所述tmr传感装置包括两个励磁线圈(1)，两个励磁线圈(1)相对间隔布置在tmr磁传感器(2)两侧。

技术总结
本发明公开了一种基于脉冲涡流检测的多层次金属电学特性分析方法和系统，利用脉冲涡流信号利用方波进行电磁激励源，具有单次激励覆盖多频谱信号的特性，由于趋肤效应，这种测量信号能够对金属不同层次结构进行检测。同时，高功率与低频激励信号的特性，能够在具有高提离与包覆保护层的测试环境中，实现对金属电学特性分布情况的检测，通过对TMR磁信号进行分析，实现工业生产环节中金属产品内部不同层次中电导率、磁导率等电磁参数非接触检测，进而完成金属产品的高精度、无损多层次电学特性分布检测。

技术研发人员：熊磊,尹武良,夏子涵,汪书培
受保护的技术使用者：安徽迈尔睿科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/7