【弱磁檢測系統(tǒng)設(shè)計研究國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述3500字】

弱磁檢測系統(tǒng)設(shè)計研究國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述1國外研究現(xiàn)狀隨著俄羅斯教授Doubov將磁記憶檢測相關(guān)學(xué)說在1997年國際無損檢測會議進(jìn)行了簡要概括，經(jīng)過國內(nèi)外學(xué)者的廣泛研究，該技術(shù)已經(jīng)與電磁學(xué)、材料學(xué)等學(xué)科廣泛融合，發(fā)展成了新型弱磁無損檢測技術(shù)。磁記憶檢測技術(shù)首先在俄羅斯石油管道檢測中得到了成功的應(yīng)用，Doubov教授團(tuán)隊開發(fā)出一系列基于磁記憶檢測技術(shù)的檢測設(shè)備，并成立了動力診斷公司，針對磁記憶檢測進(jìn)行專用的軟硬件開發(fā)與生產(chǎn)制造。隨著該技術(shù)在俄國內(nèi)廣泛應(yīng)用，該技術(shù)相繼被東歐、中國、東南亞等國引入國內(nèi)，各國已在工程機(jī)械、輸油管道、航空裝備等領(lǐng)域開展磁記憶檢測技術(shù)的應(yīng)用。為了擴(kuò)展該技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用場景，國內(nèi)外學(xué)者在磁記憶檢測的機(jī)理研究與設(shè)備開發(fā)及應(yīng)用方面做了大量工作，取得了一系列豐碩的成果。在磁記憶機(jī)理研究方面，美國教授Jiles深入的研究了磁機(jī)械效應(yīng)與彈性效應(yīng)，為Jiles-Atherton模型的產(chǎn)生提供了理論基礎(chǔ)，實現(xiàn)了對鐵磁材料彈性變形形成的復(fù)雜力磁耦合作用進(jìn)行有效的解釋；WilsonJW將磁彈性原理引入到漏磁檢測領(lǐng)域，在對焊接件表面缺陷進(jìn)行磁記憶檢測研究，較好的解釋了磁記憶檢測的物理機(jī)理；S.Chikazumi對金屬的鐵磁效應(yīng)進(jìn)行了研究，并將研究成果與金屬磁記憶效應(yīng)結(jié)合，為機(jī)械設(shè)備疲勞損傷的累積與磁化過程研究提供了理論支撐；Wang等人通過對磁偶極子模型的研究，實現(xiàn)了損傷處位置信息與缺陷的尺寸信息對磁信號影響程度的量化，建立的力磁耦合模型利用磁檢測實現(xiàn)了對缺陷處疲勞裂紋的萌生的有效監(jiān)測。此外，Zheng等人對缺陷的研究考慮了寬度尺寸對磁場的影響，將二維的磁偶極子模型跨越到三個維度，采用仿真對磁偶極子模型加以實例驗證，有效擴(kuò)展了磁偶極子的適用范圍。磁記憶檢測設(shè)備開發(fā)及應(yīng)用方面，俄羅斯Dubov教授對鍋爐、工程機(jī)械以及航空裝備等領(lǐng)域引入了磁記憶檢測，采用開發(fā)的TSC系列的檢測儀對鐵磁構(gòu)件表層漏磁信息的獲取，通過磁記憶檢測技術(shù)分析表明在構(gòu)件的缺陷與退磁區(qū)域容易產(chǎn)生應(yīng)力集中；Jiles教授團(tuán)隊開發(fā)出一套磁檢測儀Magnescope，從理論與實驗方面對力磁效應(yīng)都開展了深入的探究；Zhang等人以霍爾元件為核心設(shè)計了陣列磁記憶傳感器并搭建簡化測試設(shè)備，通過該檢測設(shè)備對復(fù)雜形狀或大表面積的部件進(jìn)行裂紋擴(kuò)展檢測，研究表明磁記憶檢測能夠?qū)α鸭y擴(kuò)展進(jìn)行有效的監(jiān)測；Qiao等人采用DSP和CPLD技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)架，結(jié)合霍爾元件開發(fā)了一種針對鋼絲繩檢測的新型磁記憶檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有穩(wěn)定性高、定位準(zhǔn)確等特點，有效的實現(xiàn)了對鋼絲繩帶的檢測；Chu等人將具有磁電耦合效應(yīng)的新材料運用于磁通門傳感器的設(shè)計中，實驗表明該傳感器在磁場測量中相較于傳統(tǒng)磁通門傳感器精度更高，該檢測探頭在磁導(dǎo)航、弱磁檢測具有廣泛前景；GerdDOBMANN等設(shè)計了一款能夠?qū)崿F(xiàn)對機(jī)械零件的表面特性如硬度，屈服和抗拉強度等定量的評價的弱磁檢測設(shè)備。FraunhoferIZFP提出了采用3MA與應(yīng)力分析的復(fù)合檢測方案，并開發(fā)檢測儀器設(shè)備，通過將該檢測設(shè)備與智能算法相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)對機(jī)械構(gòu)件的殘余應(yīng)力、裂紋等指標(biāo)的有效評價。D.O’Sullivan用MAE方法描述鐵素體不銹鋼（AISI430）的應(yīng)力狀態(tài)，并提出MAE絕對能量這一參數(shù)對測量波形進(jìn)行定量。剩磁檢測方法與Doubov等提出的磁記憶方法類似，但在外加磁場激勵和微小磁場測量方式上有所不同。近年來，還發(fā)展了電磁超聲檢測方法，利用多頻交流磁化的塑性變形檢測方法，利用增量磁導(dǎo)率等新磁滯特性參數(shù)的損傷表征和檢測方法，以及利用各種新型傳感器和復(fù)合電磁檢測材料損傷、熱處理、加工硬化等的方法。這些方法一方面需要外加磁場激勵，操作不便，另一方面，由于其自身發(fā)展還不夠完善和成熟，諸多檢測應(yīng)用效果還需要進(jìn)一步驗證。2國內(nèi)研究現(xiàn)狀隨著磁記憶檢測技術(shù)的深入研究，于上世紀(jì)九十年代被引入國內(nèi)，1999年的國際無損檢測會議的召開，在會議上俄羅斯Dubov教授針對壓力容器、鍋爐等工程中常見的部件運用磁記憶檢測的成功案例進(jìn)行了介紹，促進(jìn)了該技術(shù)在國內(nèi)的進(jìn)一步的發(fā)展。磁記憶檢測由于在鐵磁材料探傷中能夠?qū)崿F(xiàn)早期診斷，并在國內(nèi)外具有眾多的成功應(yīng)用案例，結(jié)合在國內(nèi)工業(yè)發(fā)展中具有廣泛的實際需求，因此國內(nèi)高校與研究機(jī)構(gòu)對磁記憶檢測技術(shù)開展了廣泛的研究。在機(jī)理方面清華大學(xué)和北京交通大學(xué)分別從有限元仿真和磁偶極子模型的角度來解釋磁記憶信號與應(yīng)力之間的關(guān)系；裝甲兵工程學(xué)院在對再制造檢測時采用實驗的方式實現(xiàn)了磁記憶信號對應(yīng)力集中的表征，研究結(jié)果表明，采用磁記憶信號可以對金屬材料的剩余壽命進(jìn)行準(zhǔn)確的評估；哈爾濱工業(yè)大學(xué)通過鐵磁材料對塑形變形與漏磁信息之間的關(guān)系進(jìn)行探索，研究表明鐵磁材料的塑形變形可以采用磁信號的異常進(jìn)行判定；浙江大學(xué)通過對235鋼試樣進(jìn)行實驗研究，通過對磁信號與材料彈性變形之間的耦合關(guān)系的研究，結(jié)果表明磁記憶信號能夠有效的對缺陷的變形與應(yīng)力集中進(jìn)行表征，能夠?qū)⑵鋺?yīng)用到缺陷尺寸與位置的定量化評價中；合肥工業(yè)大學(xué)作為最早進(jìn)行綠色設(shè)計團(tuán)隊，將磁記憶技術(shù)應(yīng)用到再制造中，通過對退役驅(qū)動橋殼的進(jìn)行研究，不僅完成了對退役橋殼在不同損傷變形狀態(tài)下的磁信號量化，還對磁記憶技術(shù)在橋殼材料裂紋擴(kuò)展的變化規(guī)律進(jìn)行了探索，采用磁檢測與智能算法相結(jié)合，為驅(qū)動橋殼的服役壽命的評估與再制造提供了依據(jù)。廈門愛德森電子有限公司采用微觀角度對磁記憶檢測機(jī)制進(jìn)行研究，分別對施加不同載荷Q235鋼試樣內(nèi)部的微觀組織形貌進(jìn)行觀測，探明了鐵磁金屬漏磁信號產(chǎn)生的本質(zhì)原因。在中國磁記憶檢測設(shè)備的開發(fā)和應(yīng)用中，太原科技大學(xué)喬鐵柱和李建勇團(tuán)隊開發(fā)了便攜式金屬磁記憶探測器。采用了51單片機(jī)+Linux操作系統(tǒng)的構(gòu)架，實現(xiàn)對弱磁信號的檢測；清華大學(xué)李路明教授研究小組開發(fā)了一種能夠利用高靈敏度磁阻傳感器的手持式金屬磁記憶檢測設(shè)備，可以檢測火車導(dǎo)軌、管道等缺陷處的弱磁信號；在北京理工大學(xué)，張衛(wèi)民團(tuán)隊因為工程檢測的實際需求，開發(fā)了基于嵌入式的便攜式金屬磁記憶檢測設(shè)備，通過磁記憶檢測手段，利用單向靜拉伸實驗進(jìn)行研究了Q235鋼和40Cr鋼外部磁場信號與載荷規(guī)律，通過對微觀組織的觀測，對位錯缺陷與磁疇之間的內(nèi)部作用進(jìn)行了解釋，進(jìn)一步探究了金屬磁記憶效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理；在南昌航空大學(xué)，任吉林團(tuán)隊利用江蘇多維技術(shù)開發(fā)的TMR薄膜磁阻傳感器，對弱磁檢測設(shè)備的開發(fā)進(jìn)行了廣泛的研究，根據(jù)弱磁檢測的二維檢測原理，采用微處理器與弱磁檢測探頭相結(jié)合的方式，開發(fā)了能夠進(jìn)行二維檢測的新型磁記憶檢測設(shè)備，該檢測設(shè)備將通過數(shù)據(jù)處理的手段將采集的磁場信號的切向信號與法相信號自動進(jìn)行正交合成李薩如圖形，并通過實驗方式驗證了儀器的工作性能，對李薩如圖形觀察判斷實現(xiàn)了應(yīng)力集中區(qū)的定量分析；在北京工業(yè)大學(xué)，劉秀成團(tuán)隊通過采用類亥姆霍茲線圈作為激勵，以TMR作為傳感器，設(shè)計了能夠?qū)︿摻z表面進(jìn)行檢測的環(huán)形陣列傳感器，并對傳感器的陣元一致性以及陣列傳感器的檢測能力進(jìn)行了研究；在傳感器制造方面，江蘇多維科技采用TMR進(jìn)行弱磁傳感器的設(shè)計開發(fā)，傳感器的性能全國領(lǐng)先并得到了廣泛應(yīng)用。國內(nèi)進(jìn)行磁檢測設(shè)備開發(fā)的公司中，廈門愛德森電子有限公司研究開發(fā)了EMS-2003+/EEC-96++智能檢測設(shè)備，不僅能夠?qū)Υ庞洃涍M(jìn)行有效檢測，還具有兼容渦流、漏磁等檢測功能，該系列檢測設(shè)備在飛行器葉片與起落架中都得了成功的應(yīng)用。黃松嶺等利用磁記憶信號對多種鋼材的早期損傷進(jìn)行評估，認(rèn)為磁信號過零點可定性判斷材料的應(yīng)力集中，磁記憶信號法向分量的梯度與應(yīng)力近似呈單調(diào)遞增關(guān)系，證明了磁記憶方法定量評估應(yīng)力水平的可能性。同時，他們發(fā)現(xiàn)塑性應(yīng)力狀態(tài)下，磁記憶信號法向分量的梯度與應(yīng)力不唯一確定。此外，磁記憶檢測方法還被應(yīng)用在渦輪發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，飛機(jī)起落架，電站汽輪機(jī)等多種構(gòu)件的應(yīng)力集中檢測中，這些研究對鐵磁性材料的早期機(jī)械損傷檢測提供了可行方法。磁記憶技術(shù)的檢測對象基于鐵磁性材料，奧氏體不銹鋼為順磁性，磁記憶方法對順磁性材料的檢測效果還不確定。參考文獻(xiàn)DubovAA.AStudyofMetalPropertiesUsingtheMethodofMagneticMemory[J].MetalScienceandHeatTreatment,1997,39(9/10):401-405.Jiles.DC.Theoryofthemagnetomechanicaleffect}J}.JournalofP坷sicsD-AppliedP坷sics(物理雜志，應(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