Page 81 - 无损检测2024年第七期

周 军，等：

多电磁方法检测方向对带钢力学性能预测影响的分析

的磁化过程是不同的。磁畴运动的累积效应导致材 表2 巴克豪森噪声检测特征参数
料磁导率的改变，磁化强度的加深，最终形成整个磁 特征 单位 解释
化曲线。在此过程中得到的信号可以反映不同铁磁 M MAX V 最大幅值
材料的磁性特性和铁磁材料的微观结构特征。基于 M MEAN V 一个激励周期内幅值的均值
A/m M=M MAX 矫顽磁场的场强
H CM
多磁联合的检测技术可以提取材料41种电磁特征参
V 剩磁点幅值大小
M R
数。检测探头结构示意如图2所示。
D H25M A/m 25%M MAX 巴克豪森蝶形图宽度
A/m 50%M MAX 巴克豪森蝶形图宽度
D H50M
A/m 75%M MAX 巴克豪森蝶形图宽度
D H75M
1.1.3 增量磁导率检测
增量磁导率需要高频和低频两种激励同时作
用，首先高幅值低频激励，然后低幅值高频激励，信
号被接收线圈采集。与巴克豪森噪声检测不同的

是，增量磁导率检测所采集到的信号是基于可逆磁
畴运动得到的。信号得到的电磁特征参数如表 3
所示。

表3 增量磁导率检测特征参数
特征 单位 解释
V 最大幅值
U MAX
V 一个激励周期内幅值的均值
U MEAN
图 2 探头结构示意
H CU A/m M=M MAX 矫顽磁场的场强
1.1.1 切向磁场谐波分析 U R V 剩磁点幅值
将低频正弦电压激励施加在缠绕磁轭的线圈 D H25U A/m 25%M MAX 磁导率蝶形图宽度
上，线圈由于非线性磁滞效应产生与时间有关的非 D H50U A/m 50%M MAX 磁导率蝶形图宽度
A/m 75%M MAX 磁导率蝶形图宽度
D H75U
正弦畸变磁化电流，霍尔传感器采集该信号，对信号
进行分析，可得到的电磁特征参数如表1所示。 1.1.4 多频涡流检测
低幅值高频正弦电流施加在激励线圈上，根据法
表1 切向磁场谐波分析的电磁特征参数
拉第电磁感应定律可知试件在磁场中产生感应涡流，
特征 单位 解释
该涡流同时被接收线圈采集，然后进行调制解调。对
rad 3，5，7次谐波的相位大小
P 3 ， P 5 ， P 7
信号进行分析，可得到电磁特征参数如表4所示。
A/m 3，5，7次谐波的幅值大小
A 3 ， A 5 ， A 7
K % 变形系数 表4 多频涡流检测特征参数
A/m 3，5，7次谐波幅值和
U HS 特征 单位 解释
A/m 磁滞回线零点处的谐波幅值
H RO
Im1~Im4 V 不同频率下线圈阻抗的虚部
A/m 矫顽力大小
H CO
Re1~Re4 V 不同频率下线圈阻抗的实部
V 传感器线圈的稳态电压
V mag
Ph1~Ph4 V 不同频率下线圈阻抗的相位
1.1.2 巴克豪森噪声检测 Mag1~Mag4 rad 不同频率下线圈阻抗的幅值
当铁磁材料处于外加可变磁场时，其内部磁畴 1.2 铁磁性材料磁各向异性
跳跃导致磁场强度突然变化，从而导致磁通量变 在铁磁性材料中，磁各向异性的形成是平均磁
化，由此产生的感应脉冲信号被称为巴克豪森噪声 晶各向异性、加工过程（如织构、位错等）以及应力
信号。与切向磁场谐波分析一致，在U形磁轭的线 这三种机制协同作用的结果。冷轧薄铁板的轧制过
圈上施加交流激励，激励强度使试件达到饱和，保 程会使晶粒发生形变，从而沿着轧制方向形成织构，
证试件中磁畴发生不可逆运动；同时调整磁化频率 进而导致材料的难磁化轴与易磁化轴分别沿着垂直
避免产生局部涡流，且不会改变或扭曲试件中的磁 于轧制方向和平行于轧制方向。一般情况下，加工
滞行为。分析信号，可得到的电磁特征参数如表2 对磁各向异性形成的作用大于其他两种机制的作
所示。 用。铁磁材料的磁化特性受晶向影响，因此在不同
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2024 年 第 46 卷 第 7 期
无损检测