無損檢測(弱磁檢測) - 工業控制 - 應用
工業控制

無損檢測(弱磁檢測)

發布日期:2015年01月29日    瀏覽次數:10727

主要產品: TMR2703、TMR2705、TMR2905、TMR2922 線性傳感器

性能優勢:(1)高靈敏度/超高靈敏度;(2)高信噪比;(3)低功耗,低磁滯;(4)溫度性能穩定,高可靠性

 

鋼絲繩無損探傷的弱磁檢測

 鋼絲繩是工程中應用極為廣泛的撓性構件,它具有強度高、自重輕、彈性好、工作平穩可靠、承受動載和過載能力強以及在高速工作條件下運行和卷繞無噪聲等許多特點,在煤炭、冶金、交通、運輸、建筑、旅游等國民經濟各主要行業和部門得到廣泛應用。起重機、礦井提升機貨運客運索道、電梯、斜拉橋、懸索橋、懸吊屋頂、船舶的固定纜繩、吊車等都是應用鋼絲繩的實例。正像其他的工程構件一樣,鋼絲繩在使用過程中也會發生疲勞、銹蝕磨損甚至斷裂等現象,這些都影響到鋼絲繩的安全使用,因此,對鋼絲繩的斷絲及磨損進行科學的定量檢測特別是在線監控,是廣大鋼絲繩用戶的迫切愿望。

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多年來,人們一直在探索鋼絲繩的損傷機理和檢測鋼絲繩缺陷的各種方法,而磁檢測法一直是檢測鋼鐵工件的首選方法,也是目前被公認為最可靠的鋼絲繩檢測方法。這一方法長期以來受到人們的重視,也是目前最為成熟的檢測方法。鋼絲繩絕大多數采用導磁性能良好的高碳鋼制成,很適合于利用電磁檢測法進行檢測,同時磁檢測法具有成本較低,易于實現等優點,所以目前實用的鋼絲繩技術和儀器幾乎都采用磁檢測法。

現在國內的鋼絲繩磁檢測法大致分成強磁檢測法和弱磁檢測法。傳統強磁檢測的主要特點在于:傳感器靈敏度低,要求貼近鋼絲繩表面,檢測通過能力弱;強磁磁化強度強,對被測物體的磁場束縛力較大,因此幾乎不可能用于在線監測。而相比之下,弱磁檢測的主要優勢在于:①用于弱磁檢測的TMR磁傳感器靈敏度極高,檢測時傳感器與被測物體表面之間的間隙允許較大,最大可達30mm;②由于是弱磁檢測,對被測物體的磁場束縛力小,可以實現時速為0~30 m·s-1下的檢測,已可以滿足一般起重機的提升速度,因此有希望實現在線監控。

 

工業管道漏磁無損檢測

 管道是石化企業的關鍵設備,對保證煉化系統的安全運行具有十分重要的意義。其在長期的運行中受到溫度、介質、應力及環境的影響,會造成腐蝕和材料惡化,如果不進行有效的監控或維修,將給企業造成很大的損失。更重要的是,管道泄漏和爆炸等將對環境造成極大的污染和危害。因此,必須對工業管道進行無損檢測。目前,國內外對工業管道通常采用超聲波、熒光磁粉、渦流和漏磁等方法檢測。超聲法測量壁厚精度較高,是一種接觸式單點檢測方法,檢測效率低。熒光磁粉法靈敏度高,容易檢測到微小裂紋,但檢測結果受人為因素影響,且只能檢測到表面和近表面裂紋。渦流法主要用于檢測管道表層缺陷,如要檢測管道內部缺陷,需從管道內部穿過,結構復雜。相對上述方法,漏磁檢測法速度快、穿透力強、不受油水影響,對管道內部缺陷具有較高檢測靈敏度,且成本低、操作簡單,很適用于檢測鐵磁性工業管道。

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工業管道一般由導磁良好的鐵磁性材料制成,其漏磁場法檢測的基本原理是,采用合適的勵磁回路將強磁場作用于管道并將其磁化飽和,當被檢區域有裂紋或腐蝕坑等缺陷時,材料局部的磁導率降低(磁阻增加),通過該區域的磁場產生畸變,導致一部分磁場從材料中外泄出來,形成管道表面局部區域的漏磁場。缺陷形狀和幾何尺寸的不同使漏磁場相應產生變化。采用布置在勵磁回路(或檢測探頭)之間并處于管道同一橫截面的若干片霍爾元件組成的檢測單元來檢測漏磁場的變化,即可獲得反映管道缺陷狀況的信號。以往檢測細長鐵磁構件一般采用整體磁化實現沿構件軸向一次掃描整周檢測的方法探傷。上述被檢件由于規格少、直徑變化不大,所以,只需針對一種規格的構件設計一種尺寸的探頭。然而,在工業管道檢測中,管道規格多,直徑變化大,不可能采用探頭與被測管道一一對應的設計方案,也不可能用整體。



參考文獻:

[1]嚴超操. 帶包覆層管道脈沖渦流檢測技術參數優化研究[D]. 南昌航空大學, 2014.

*注:南昌航空大學使用多維科技的高靈敏度TMR線性傳感器設計了無損檢測探頭

文獻摘要:帶包覆層管道在石油、化工和電力等行業具有廣泛使用,而腐蝕等原因造成的管道壁厚變薄威脅著其運行的可靠性和安全性,常規的檢測技術需要去除包覆層,效率低且成本高。脈沖渦流檢測帶包覆層管道具有無需拆卸包覆層、不需要停機、成本低、安全性能高及需要的人工少等優點。本論文研究應用脈沖渦流檢測技術對帶包覆層管道進行檢測時,不同的檢測參數變化對脈沖渦流檢測的影響,從而優化檢測參數及方法。…

關鍵詞:脈沖渦流;包覆層管道;電流;頻率;探頭

 

[2]房坤, 任尚坤, 周瑞琪. 基于TMR傳感器的ACFM檢測系統的設計及試驗研究[C]// 全國無損檢測學術年會. 2013.

*注:作者使用多維科技的高靈敏度TMR線性傳感器完成ACFM探頭的設計。

文獻摘要:設計了一套含有ACFM探頭(一種基于隧道磁電阻TMR傳感器的探頭)和驅動電路以及前端放大濾波電路結合的ACFM檢測系統,由于TMR傳感器具有小型化、低成本、低功耗、高度集成、高響應頻率和高靈敏度特性使得探頭的靈敏度優于用其他傳感器設計的探頭。

出版源:全國無損檢測學術年會, 2013

關鍵詞ACFM;TMR;高靈敏度


[3]鄒國輝, 朱克寧, 付躍文,等. 飛機多層結構鉚釘周圍裂紋脈沖渦流檢測傳感器參數優化[J]. 失效分析與預防, 2015(1):11-14.

*注:作者使用多維科技的高靈敏度TMR線性傳感器完成ACFM探頭的設計飛機多層結構鉚釘周圍裂紋脈沖渦流檢測探頭。

文獻摘要:飛機多層結構鉚釘周圍埋藏裂紋檢測是無損檢測領域的一個難點和熱點,脈沖渦流能夠對這種裂紋進行有效的檢測。針對這種缺陷檢測,本研究采用了一種雙激勵線圈且用隧道磁電阻(TMR)為 接收的新型探頭。雙激勵源反向聯接,激勵電流不至于過大,但磁場卻能達到局部聚焦的作用。通過大量試驗對該傳感器參數進行優化選擇,以提高傳感器的檢測靈 敏度。試驗結果表明:當激勵線圈繞制180匝、兩激勵線圈間距為2030mm、單個線圈水平夾角為60°90°、且TMR位于裂紋正上方時探頭的檢測靈敏度最大。該研究結果可為飛機多層結構鉚釘周圍裂紋脈沖渦流檢測探頭設計提供參考。

出版源:《失效分析與預防》, 2015(1):11-14

關鍵詞:脈沖渦流;多層結構;靈敏度;參數優化


[4]葉波, 李鳴, 陳飛,等. 一種基于TMR磁場傳感器陣列的渦流檢測探頭:, CN204287112U[P]. 2015.

*注:作者使用多維科技的高靈敏度TMR線性傳感器設計一種無損檢測探頭并申請實用新型專利。

文獻摘要:本實用新型涉及一種基于TMR磁場傳感器陣列的渦流檢測探頭,屬于電磁檢測裝置領 域。本實用新型包括矩形雙層印刷電路板、平面直角螺旋線圈Ⅰ、平面直角螺旋線圈Ⅱ、平面直角螺旋線圈Ⅲ、平面直角螺旋線圈Ⅳ、TMR磁場傳感器組Ⅰ、 TMR磁場傳感器組Ⅱ、TMR磁場傳感器組Ⅲ、TMR磁場傳感器組Ⅳ、一維線形傳感器陣列、跳線Ⅰ、跳線Ⅱ、跳線Ⅲ。本實用新型解決了常規線圈式探頭在檢 測深層缺陷時靈敏度與空間分辨率無法兼得的問題;本實用新型通過使用邏輯開關電路實現不同的檢測方式,可以達到多種檢測目的;克服了常規線圈式探頭對缺陷 方向的依賴性;大大提高了檢測效率;克服了常規線圈式探頭對缺陷方向的依賴性;探頭樣式簡潔且方便組裝。


[5]A novel TMR-based MFL sensor for steel wire rope inspection using the orthogonal test method

*注:作者使用多維科技的TMR2102(兼容型號:MMLP57F)線性傳感器對鋼絲繩無損探傷進行研究

Abstract:Magnetic flux leakage (MFL) sensors, with their compact configuration and high sensitivity to small defects, have attracted much attention in recent years for the non-destructive testing of ferromagnetic structures. Tunnel magneto-resistive (TMR) devices have superior performances in sensitivity and linear operation range over conventional magneto-resistive devices. In this paper, a commercial TMR device is employed for developing an electromagnet-based MFL sensor. The electromagnet magnetizer includes Helmholtz-like coils together with a custom-made magnetic shield. The orthogonal test method is applied to aid the structural parameter optimization to the magnetizer based on the finite element analysis results of magnetic field distribution. In this study a prototype of a TMR-based MFL sensor is developed, and its performances on detecting various types of defects are tested on a scanning apparatus. The experimental results show that the MFL signal induced by a blind hole with dimensions of 0.3 mm in both depth and diameter is detectable. In addition, two adjacent notches located more than 2.0 mm from each other can be clearly distinguished from the received MFL signal. The detectable angular detection range for a single TMR device is estimated as 52擄 in the tested linear shaft rod. The consistency between the simulated and received MFL signal induced by a row of notches inspires confidence in the proposed sensor design method, which in the future can be transplanted for TMR-based sensor array design. Finally, the TMR-based MFL sensor is used for detecting a flaw of a single broken wire with a diameter of 0.5 mm, and the induced MFL signal can be clearly recognized from the oscillation signal that is generated by the twisted rope surface. Therefore, the presented TMR-based MFL sensor has great potential for steel wire rope inspection with enhanced sensitivity to small defects, and it is capable of being integrated into production lines due to its compact configuration.

Keywords: tunnel magneto-resistance, magnetic flux leakage, orthogonal test method, linear

shaft rod, steel wire rope

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