亚表面缺陷的磁光涡流成像检测技术研究.pdf

7l『大学p硕士学位论文垩盘亟丛堕鲍蕉盘遇速盛堡捡测整盎堑窕迅丛盘望刖盘茔围鐾玉鏊蕉堑垫鳖丝型达垫垄生完成日期!!壁!生!!旦!!旦培养单位研究方向旦题作者指导教师授予学位日期目专
亚表面缺陷的磁光涡流成像检测技术研究效的解决途径。本文就对一种新的涡流无损检测技术——磁光涡流成像检测技测试计量技术及仪器号业研究生：况淑青指导教师：周肇飞近年来，随着冶金、材料、加工制造及装配等行业技术的飞速发展，对检测精细表面和表层质量的要求越来越高，并希望能够对表面下细小缺陷作出准确、可靠、实时的自动化检测，这为传统的无损检测带来了新的挑战。光电技术在非接触无损检测技术中的应用为检测亚表面缺陷提供了一个有术(MIO)进行了研究，这种方法既能保留传统涡流探伤的优点，又可实现对亚表面细小缺陷的可视化无损检测，检测结果实时成像，灵敏度高。磁光涡流成像检测是电涡流效应和法拉第磁光效应的综合应用，其基本原理是：以脉冲信号激励线圈使其在受检金属试件中感生出涡流，若试件表层存在缺陷则会改变该涡流的分布，并引起该处的垂直磁场分量发生变化，相应地改变涡流激发的磁场；磁光传感器在该磁场的作用下会产生磁光效应，使经过的激光的偏振方向发生偏转；包含了缺陷信息的光线经偏振分光镜反射后被CCD接收，就可以对所检出的缺陷进行实时成像。文章从深入分析检测的原理及理论上的可行性入手，着重对光路、磁光传感器、图像传感器、激励线圈和激励频率等各种影响磁光涡流成像的因素进行了系统的研究，并在多次实验的基础上合理选择最佳参数，对磁光涡流检测系统进行逐步改进、完善。系统中采用半导体激光为光源，以激光对被检测物体的照射取代了传统的线圈探头，提高了检测速度和效率，使检测结果可视化。相对于常规的涡流检测采用正弦电流的激励方式，本检测装置采用间歇式脉冲激励方法，可以显著提高检测的深度，并可以提高检测的分辨率和可靠性，四川大学硕士学位论文
且能有效地避免激励线圈的过热现象。涡流传感器采用u型放置式激励线圈，以锰锌铁氧体为磁芯，其自身的涡流损耗小，具有增强磁场和聚焦磁场的特性，易于发现试件表面和表层的裂纹缺陷，利于在较高的频激励下充分发挥激励线圈的磁光效应和电涡流效应，保证检测系统的精度和灵敏度。在MIO检测系统中，法拉第磁光晶体是非常关键的一个元件，其磁光性能对于整个系统性能有重要的影响。本文对磁光玻璃与磁光薄膜两种常用磁光传感器件的性能、特点进行了综合分析、比较，根据试验本身探测灵敏度高的实际需要，最终选定Bi：YIG石榴石磁光薄膜材料作为磁光传感器，相对于常见的磁光玻璃，更能有效提高系统的检测灵敏度。MIO检测系统获得的包含有缺陷信息的光强信号采用图像传感器进行接收。本文对CCD与CMOS两种常用的图像传感器了分析、比较．因CCD灵敏度、分辨率较高，噪声较低等方面的优势，选择了以CCD为感光芯片的摄像头拾取来自亚表面缺陷所产生的磁光涡流图像，以获得较高的图像质量。为了充分发挥传感器的电涡流效应，在利用检测系统进行检测时必须合理设置有关参数，即确定传感器与被测零件的相对大小、间距、线圈匝数及粗细、以及合理的激励信号频率等。由于这些参数的设置是与涡流场的分布规律密切相关，因此在具体的设计中，影响传感器的各种因素包括激励频率、被测试件的性质(电导率、磁导率、缺陷)、激励线圈的几何参数及检测距离等都是关键的因素。因此我们在实验中根据测试的实际情况进行了反复验证。力求获得最佳的检测结果。实验中，我们通过对各种材料(铜、铝、铁)的不同缺陷(表面孔、槽：亚表面孔、槽)进行检测，验证了磁光涡流成像检测系统的可行性。由于获得的磁光图像中存在大量的干扰因素，因此，我们采用软件图像处理技术，有效的增强了磁光成像的效果，提高了图像检测分辨率和检测的可靠性。总之，磁光涡流成像检测系统是集磁光成像、电路、数据采集处理、图像显示等为一体的检测系统，能够实现对亚表面细小缺陷的可视化实时检测。该技术具有如下优点：(1)可克服常规涡流检测法检测面积小，速度慢等缺点，能快速覆盖被检区域，检测速度是常规的涡流方法的5一lO倍，且准确度优于常规涡流检测。亚表面缺陷的磁光涡流成像检测技术研究
关键词：无损检测(2)检测前不需要对油漆等覆盖物进行清除，因为磁光涡流成像的质量基本不受其影响，只要保证待检测表面具有照好的反射性即可。(3)检测结果可视、直观易懂、易于保存。(4)磁光涡流成像仪使用方便简单，可对表层及亚表面缺陷进行实时成像检测。激光涡流效应磁光成像脉冲激励四川大学硕士学位论文
Magneto—Optic／EddyMicro—defectsStudytheCurrentImagingTechnologyforSubsurfaceMajor：MeasurementPostgraduate：KuangandTesting(N