本发明的目的提出基于漏磁测量来确定应力的装置,可以通过 确定应力发现被测样已存在的缺陷,对将要发生缺陷的部位进行预测。
1. 一种基于漏磁测量来确定应力的方法,其特征在于:检测被
地磁场磁化的被测样表面漏磁场,或者检测被测样在周围空间的漏磁场,将测量 结果与预先建立的标样漏磁场
数据库中的标准数据进行比对和计算,从而
得出被测样的应力;
其中用如下方法建立标样漏磁场数据库:
1) 制作与被测样同种材料、同形状截面标样;
2) 测量并记录试验环境磁场,计算环境磁场平均值;测量并记录地磁
场;
3) 试验环境保持恒温,设置并记录试验环境
温度;
4) 把标样安装在加载试验设备的试验台架上,初始不对标样加载;
5) 测量并记录标样表面漏磁场,直到整个表面各个点测量完毕;
(测量点的选取一方面要反应标样表面几何特征,另一方面相邻测量点 的间隙要足够小,以便能完整记录漏磁场在标样表面的变化特征);
6) 在沿标样表面法线向外、与标样表面平行的某一空间平面内,测量 并记录标样在该空间平面的漏磁场;(测量点的选取一方面要反应该空间平面几何特征,另一方面相邻测量
点的间隙要足够小,以便能完整记录漏磁场在该空间平面的变化特征);
7) 在沿标样表面法线向外、与标样表面平行的空间平面内重复步骤 6),直到该空间平面内所有点的漏磁场值与环境磁场平均值一致;
一致的判断原则为该空间平面内所有点的漏磁场值与环境磁场平均值之 差不大于某一个常数;空间平面的选取原则为平面距离要足够小,以便能完 整记录标样在周围空间整个漏磁场的变化特征;
8) 操作试验设备对标样加载至某一值,重复步骤5)、 6)、 7)测量并 记录标样在该
载荷下的表面漏磁场和空间漏磁场;同时测量并记录标样的应 力;
9) 加大标样的载荷,重复步骤8)直到标样被破坏;这样得到一定地 磁场、 一定温度下的漏磁场-应力关系数据;
10) 改变温度重复步骤3)〜9),得到该标样一定地磁场下的漏磁场-应 力-温度关系数据;
11) 监测地磁场,在不同地磁场值时重复2)〜9),获得该标样的漏磁场 -应力-温度-地磁场关系数据,将所得数据进行消噪处理,得到该标样的漏磁 场-应力-温度-地磁场关系数据,从而建立标样漏磁场数据库;
这里所指消噪处理所采用的方法可以是如小波分析等数字
信号处理中常 用消噪方法;
其中对被测样的应力测量方法如下:
记录被测样地点
环境温度,测量并记录地磁场数据,在被测样表面或与 表面平行的某一空间平面内测量漏磁场;对所得的被测样漏磁场数据进行消 噪处理、几何修正,将修正后的数据与标样的漏磁场-应力-温度-地磁场数据 相对比计算,从而得出被测样的应力。所述的几何修正为乘以被测样与标样 的面积之比。
这里所指的计算是指插值、拟合等计算。
所述方法中建立标样漏磁场数据库时,其中的地磁环境可由地磁模拟 装置模拟产生。
一种基于漏磁测量来确定应力的装置,其特征在于:磁敏
传感器阵列1测量被测样的漏磁场,然后把漏磁场数据信号传给
锁相
放大器9,
锁相放大器 9对信号进行调制、放大、鉴相、解调得到放大、消噪的漏磁场数据,把此数
据传给CPU10; CPU10从
存储器11或通过外存储器
接口 14从外存储器读取用 户通过
键盘12
指定的标样漏磁场数据,通过比较采集到的被测样漏数据和
标样漏磁场数据,计算出被测样的应力。
基于漏磁测量来确定应力的装置,其特征在于:将磁敏传感器阵列1固
定在托架2上;
驱动器8驱动
电机4,电机4通过皮带7带动托架2在
导轨3 上按CPU10的运动指令运动,
编码器5和电机4的轴同步转动,同时把
位置 数据反馈给CPUIO。
再把用户通过键盘12指定的需要显示的数据送到示波器13显示。通过 与CPU10相连的上位机接口 15,运动和采集命令可由上位机发布,漏磁场数 据也可传到上位机处理。
附图说明
图1漏磁应力检测仪示意图 具体实施方式
下面详细说明本发明的较佳
实施例。
图1是磁敏传感器阵列安装在导轨上的漏磁应力检测仪示意图。 导轨3安装在地板17表面上。驱动器8
驱动电机4,电机4通过皮带7 带动托架2在导轨3上按CPU10的运动指令运动,磁敏传感器阵列1固定在 托架2上。编码器5和电机4的轴同步转动,同时把位置数据反馈给CPUIO。 磁敏传感器阵列1测量被测样的漏磁场,然后把漏磁场数据信号传给锁相放 大器9,锁相放大器9对信号进行调制、放大、鉴相、解调得到放大、消噪的 漏磁场数据,把此数据传给CPUIO。 CPU10从存储器11或通过外存储器接口 14从外存储器读取用户通过键盘12指定的标样漏磁场数据,通过比较采集 到的被测样漏数据和标样漏磁场数据,计算出被测样的应力。再把用户通过 键盘12指定的需要显示的数据送到示波器13显示。通过与上位机接口 15, 运动和采集命令可由上位机发布,漏磁场数据也可传到上位机处理。
如果需要两台或多台同步工作,把两台或多台漏磁应力检测仪的扩展接 口 16互联起来,其中任何一台都可以发布运动和采集命令给其他互联的漏磁应力检测仪,这样就可以实现多台漏磁应力检测仪协同工作。 首先建立标样漏磁场数据库。
制作45#
钢材质、工字型截面、长50厘米的标样,表面均匀划分网格。 把标样固定在WDW-100
电子万能材料试验机上。保持试验环境恒温20°C,测 量地磁场为0.5mT,环境磁场平均值为0.3mT。
WDW-100电子万能材料试验机对标样加载为零时。用Lakeshore 475高斯 计在标样表面每个格点处测量并记录漏磁场;在平行标样表面、距离为2皿 的空间平面内用同样的方法划分网格,测量并记录每个格点处的漏磁场;在 平行标样表面、距离为4mm的空间平面内用同样的方法划分网格,测量并记 录每个格点处的漏磁场;依此类推直到平面内所有各点的磁场值与环境磁场 平均值为0. 3mT之差均小于0. 003mT。所测结果见表1。
表l
table see original document page 6
通过WDW-100电子万能材料试验机给样品加载IO認。用Lakeshore 475 高斯计在标样表面每个格点处测量并记录漏磁场。用RS-100残余应变测定仪 测量并记录标样每个格点所在截面的内部应力;在平行标样表面、距离为2mm 的空间平面内用同样的方法划分网格,测量并记录每个格点处的漏磁场;在 平行标样表面、距离为4mm的空间平面内用同样的方法划分网格,测量并记 录每个格点处的漏磁场;依此类推直到平面内所有各点的磁场值与环境磁场 平均值为0. 3mT之差均小于0. 003mT。表2 IOKN时的漏磁场
table see original document page 7
通过WDW-100电子万能材料试验机依次增大样品载荷并重复上述过程直 到标样被破坏,得到该标样2(TC、 0.5mT下的漏磁场-应力数据。
在-5(TC〜+10(TC温区内每间隔5。C重复上述过程,得到该标样0. 5mT下
的漏磁场-应力-温度数据。
地磁场变化区间O. 1〜0.9mT范围内,每隔0. lmT重复上述过程,可以得 到漏磁场-应力-温度-地磁场数据。
其次,对被测样表面磁场进行采集。
某裸露钢结构材质为45#钢、工字型截面、截面面积与标样截面大小相等, 此时环境温度为2(TC、被测样所在处地磁场0.5mT,测量得到被测样的表面
漏磁场数据见表3。 表3table see original document page 7
那么几何修正因子截面大小相等为1,通过与表2比较可知被测样各处应 力为表4。table see original document page 8
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