Page 43 - 无损检测2024年第六期

李丰芫，等：

风电机组齿轮的弱磁检测技术

裂纹，一般裂纹宽度并不大，因此1#试样的预制裂
纹缺陷尺寸从左至右分别10 mm×0. 35 mm（长×
宽，下 同），10 mm×0. 45 mm，10 mm×0. 4 mm，
10 mm×0. 3 mm，对 1#试样进行正面扫查以模拟
检测齿轮的表面裂纹缺陷，试样背面材料均匀且无
表面缺陷，对其背面进行扫查以模拟检测内部缺
陷；将2#试样的轮齿齿面作为检测面以模拟检测磨
削烧伤缺陷。采用实验室自主研发的弱磁检测探
伤仪检测上述试样，并多次反复试验以验证其重复
性。弱磁探头采用高精度磁通门传感器，其量程为
±250 000 nT，灵敏度可达1 nT，采样频率为25 Hz，
最多可组成12通道的阵列探头，根据试样尺寸此次
试验选用单探头。检测时，需要将试样放置于稳定
的磁场环境内，将弱磁探头放置于待测试样表面，接
着采用人工手动扫查的方式，沿着扫查方向匀速稳
定、不间断地采集试样的磁感应信号，且扫查速度不
-1
超过5 m · min ，信号处理后采用其他无损检测方
法对2#试样进行检测， 以进行对比验证。 图 4 1#，2# 试样的弱磁检测原始信号曲线

3 试验结果分析

3.1 原始信号分析
分别检测了1#试样的正面和背面以及2#试样，
两个试样的磁感应强度相差数十倍，且1#试样的磁
感应强度极差相对较小，其原因是2#试样在复杂的
加工流程和周期性外力载荷的作用下，产生了力磁
效应而导致整体的磁感应强度变高 [13-14] 。1#，2#试
样的弱磁检测原始信号曲线如图4所示。由图4(a)，
(b)可以看出，两次检测分别在距离为60，120，180，
240 mm附近都出现了不同程度的磁异常现象，正面
检测的原始信号中呈下凹状是因为检测的是1#试样
正面的表面缺陷，背面同理，此时弱磁检测信号呈现
的变化趋势和缺陷位置都与实际缺陷情况相符。在
图4(c)中，可观察到原始信号曲线在距离为 30 mm
处存在轻微连续的变化，在距离为130~140 mm处
有下凹的变化趋势，此时无法通过肉眼区分其为干
图 5 1#，2# 试样弱磁检测信号处理后的信号曲线
扰信号还是突变的异常信号，故需要进一步利用信
因此其磁感应强度变化范围会远大于 1# 试样的，
号处理方法进行分析，更准确地提取缺陷信号并判
不同试样间的磁感应强度差异并不影响检测结果
别缺陷。
与分析。
1#，2# 试样弱磁检测信号处理后的信号曲线
如图5所示，对比磁感应强度可以看到1#试样的磁 3.2 缺陷信号提取
感应强度远小于 2# 试样的，这是因为两试样的磁 在检测过程中，弱磁探头容易受到扫查抖动或
导率变化情况有较大的区别。根据磁致伸缩效应， 者环境中磁场叠加等因素影响，其所采集的磁感应
受到更复杂机械加工的2#试样的磁导率变化更大， 强度信号曲线也会发生变化。为了避免杂波对突变
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2024 年 第 46 卷 第 6 期
无损检测