一种交流和直流漏磁技术相结合的检测系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明属于铁磁性材料缺陷动态测试与检测技术领域，涉及一种交流和直流漏磁技术相结合的检测系统及方法。
【背景技术】
[0002]直流漏磁检测和交流漏磁检测是使用较广泛的检测铁磁性材料裂纹等缺陷的两种技术。直流漏磁检测的磁化场穿透能力强，能检测到工件的内部缺陷，但强大的磁场穿透能力使得励磁装置与工件之间存在较大的吸力，同时剩磁也较大。直流漏磁检测信号中缺陷信号处在低频频段，而噪声干扰大部分集中在高频，在信号处理时通过低通滤波能将缺陷信号以包络形式分离出来。另外，直流漏磁检测装置较大，成本也相对较高。交流漏磁检测的磁化场存在集肤效应，适合表面、亚表面等缺陷的检测。交流漏磁检测装置轻便、价格便宜，同时检测中励磁装置对工件的吸力小，退磁也容易。但是在高速条件下的检测对采集速率要求相应增高，采集卡的成本增加。交流漏磁的信号处理使用正交解调的方法提取出缺陷信号，处理后不仅可以滤除掉高频噪声信号，还能去除掉与缺陷信号频率相近的低频干扰信号，有效地提取出缺陷信号，达到比直流漏磁检测技术抗干扰性更强的效果。
[0003]铁路钢轨因滚动疲劳引起的疲劳裂纹类缺陷是目前钢轨伤损的主要形式。以往研宄中直流漏磁应用在钢轨裂纹检测中较多，检测设备也以直流漏磁检测系统居多。但是直流漏磁技术由于吸力大和自身的速度效应，在手推式条件和低速条件下检测效果不理想，并且检测信号随着检测速度增加而变好。而交流漏磁检测的特点是吸力小，在手推式条件下和低速条件下检测效果好，在高速条件下信号变差。
[0004]例如:中国专利CN201210032485.3公开了 “一种永磁与交流复合的漏磁检测方法”，该专利方法采用单通道检测，不能对缺陷信号成像显示，其信号处理采用时频变换法；是一种实现内、外表面缺陷的分离检测方式，未能对上述现有技术中直流检测与交流检测方法的缺陷进行有效改善。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术的上述技术问题，本发明提供一种交流和直流漏磁技术相结合的检测系统及其方法，它能够克服现有技术的直流漏磁检测在手推式和低速条件下检测信号不理想、交流漏磁在高速条件下检测信号不佳的问题，可实现手推式、低速、高速各种巡检速度条件下对钢轨缺陷全面检测，检测效果好。
[0006]本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案:
[0007]本发明所述的一种交流和直流漏磁技术相结合的检测系统，包括激励电源、磁化器、传感器、信号调理电路、数据采集卡、计算机处理系统，相互之间依次串行联接，其中，所述的激励电源给所述的磁化器提供激励信号，磁化器对铁磁性被测材料进行磁化，磁化后的铁磁性被测材料泄漏出来的漏磁信号被传感器接收并转化为电信号；此电信号经过信号调理电路和数据采集卡输入计算机处理系统进行信号处理，最后根据处理后的信号判断裂纹等缺陷参数，其特征在于:
[0008]所述的激励电源包括交流激励电源和直流激励电源两部分，分别在交流漏磁检测和直流漏磁检测时使用；所述的交流激励电源由信号发生器和功率放大器组成，所述的直流激励电源由蓄电池提供；通过巡检速度分界阈值λ控制开关进行切换和控制所述两种激励方式的通断；
[0009]在进行所述的直流漏磁检测时，在所述的信号调理电路和数据采集卡之间串行联接有一个滤波器电路。
[0010]进一步地，所述传感器为48路霍尔元件阵列，分为3组，每组16个，所述的3组传感器分别对X、Y、Z三个方向的信号分量进行检测；所述的48路霍尔元件阵列结构两端设计成弧线形，正好覆盖钢轨轨面且与钢轨两端弧线一致。
[0011]进一步地，所述的信号调理电路利用AD620芯片对96路信号分别进行差分放大，同时对信号进行调零标定，其中的增益电阻与差分输入端电压由数字电位器控制。
[0012]进一步地，所述的在直流漏磁检测时使用的滤波器电路为低通滤波器，其滤波器板由96路单路滤波器排列组成；在交流漏磁检测时利用计算机处理系统使用正交解调进行软件滤波。
[0013]本发明所述的一种交流和直流漏磁技术相结合的检测方法，其特征在于:
[0014]在缺陷检测巡检速度小于设定的巡检速度分界阈值λ时，采用交流漏磁检测技术检测，激励电源的供电为交流激励；其中包括速度在λ以下的手推式巡检，均使用交流漏磁检测技术；
[0015]在缺陷检测巡检速度大于或等于设定的巡检速度分界阈值λ时，采用直流漏磁检测技术检测，激励电源的供电为直流激励；
[0016]在检测信号处理时，交流漏磁检测的信号处理使用正交解调技术；直流漏磁检测的信号处理使用小波去噪技术；
[0017]所述的计算机处理系统提取各通道处理后的缺陷信号在软件上三维成像显示。
[0018]所述的设定巡检速度分界阈值λ为1.5m/s ;在巡检速度小于1.5m/s时，将激励电源切换为交流激励，使用交流漏磁技术检测缺陷，包括巡检速度低于lm/s的手推式巡检也使用交流漏磁检测技术；在巡检速度大于等于1.5m/s时，将激励电源切换为直流激励，使用直流漏磁技术检测材料缺陷。
[0019]相比现有技术，本发明的优点和有益效果是:
[0020]本发明融合了交流漏磁检测和直流漏磁检测的优势，将两种技术结合起来研制可用于两种检测的系统。在巡检速度小于1.5m/s时，将激励电源切换为交流激励，使用交流漏磁技术检测钢轨裂纹等缺陷，包括巡检速度低于lm/s的手推式巡检也使用交流漏磁检测技术；在巡检速度大于等于1.5m/s时，将激励电源切换为直流激励，使用直流漏磁技术检测钢轨裂纹等缺陷。将两种技术结合，在不同巡检速度下使用不同的检测技术，此方法能够克服直流漏磁在手推式和低速条件下检测信号不理想，而交流漏磁在高速条件下检测信号不佳的问题，实现手推式、低速、高速各种巡检速度条件下的钢轨缺陷全面检测。
【附图说明】
[0021]图1是本发明系统的结构框图。
[0022]图2是本发明的传感器的模拟俯视图。
[0023]图3是本发明的传感器的模拟主视图。
[0024]图4是本发明的调理电路单通道原理图。
[0025]图5是本发明的滤波器电路单通道原理图。
[0026]图6是本发明方法的交流漏磁检测信号正交解调过程框图。
[0027]其中，I激励电源，2磁化器，3传感器，4信号调理电路，5滤波器电路，6数据采集卡，7计算机处理系统，31霍尔元件，32传感器底板，33传感器接口。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
[0029]如图1所示，本发明的一种交流和直流漏磁技术相结合的检测系统，包括激励电源(1)、磁化器(2)、传感器(3)、信号调理电路(4)、数据采集卡(6)、计算机处理系统(7)，相互之间依次串行联接，其中，所述的激励电源(I)给磁化器(2)提供激励信号，磁化器(2)对铁磁性被测材料(8)进行磁化，磁化后的铁磁性被测材料(8)泄漏出来的漏磁信号被传感器(3)接收并转化为电信号；此电信号经过信号调理电路(4)和数据采集卡(6)输入计算机处理系统(7)进行信号处理，最后根据处理后的信号判断裂纹等缺陷参数，其特征在于:
[0030]所述激励电源(I)包括交流激励电源和直流激励电源两部分，分别在交流漏磁检测和直流漏磁检测时使用；所述的交流激励电源由信号发生器和功率放大器组成，所述的直流激励电源由蓄电池提供；通过巡检速度分界阈值λ控制开关切换和控制所述两种激励方式的通断；
[0031]在进行直流漏磁检测时，在所述的信号调理电路(4)和数据采集卡(6)之间串行联接有一个滤波器电路(5)。
[0032]如图2、图3所示，分别为本发明传感器的模拟俯视图、模拟主视图。其中，31为霍尔元件，32为