基于正交锁相放大的金属磁记忆应力集中检测.pdf

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1、2013年第32卷第ll期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)135基于正交锁相放大的金属磁记忆应力集中检测张时开，姚恩涛，王平(南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016)摘要：研究了铁磁性构件应力集中区剩磁产生的漏磁场分布的物理模型，利用法向磁场的过零点是梯度最大值的特点，以法向磁场梯度为特征值判定应力集中程度。设计了用于驱动探头振动的压电陶瓷悬臂梁的结构参数，以振动频率为信号中心频率设计了二阶窄带滤波器，采用正交锁相放大技术将微弱的法向磁场梯度分量从强噪声背景中分离。使用A3钢圆截面试件验证了磁记忆

2、信号的强度与应力集中系数的关系。关键词：金属磁记忆；应力集中；正交锁相放大；压电陶瓷悬臂梁中图分类号：TG115．28文献标识码：A文章编号：1000--9787(2013)11-0135-04Stressconcentrationtestofmetalmagneticmemorybasedonorthogonallock·in—amplifierZHANGShi—kai，YAOEn-tao，WANGPing(CoHegeofAutomationEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanj

3、ing210016，China)Abstract：Themodelofdistributionofleakagemagneticfieldgeneratedbyremanenceofstressconcentrationzoneinferromagneticcomponentisinvestigated．Accordingtotheorythatthezero—crossingpointofnormalmagneticfieldisthemaximumofthegradient，normalmagneticfieldgradientisregardedaschar

4、acteristicvalueisappliedtojudgestressconcentrationdegree．Thestructureparametersofpiezoelectricceramiccantileverwhichisusedtodriveprobevibrationisdesigned，andusevibrationfrequencyascenterfrequencyofsignal，designthesecond—ordernarrow—bandfilterandtechniqueofextractingtheamplitudeofalter

5、natingsignalisinvestigated，anduseorthogonallock-in-amplifiertechnologytoseparateweaknormalmagneticfieldgradientcomponentfromstrongnoisebackground．ThecircularsectionspecimenofA3steelverifytherelationshipbetweenstrengthofmagneticmemorysignalandstressconcentrationcoeficient．Keywords：meta

6、lmagneticmemory；stressconcentration；orthogonallock—in—amplifier；piezoelectricceramiccantilever、0引言损伤或隐患诊断的可行性方法。董丽虹等人对应力集金属磁记忆检测是无损检测领域的一种新技术J，其中、残余应力及缺陷三者之间的关系进行讨论，指出金属磁主要优点是可以对铁磁性材料金属构件中存在的应力集中记忆技术适宜表征铁磁材料存在磁导率急剧变化的位置，区等隐性缺陷进行检测，构件内部的应力集中区往往是诸能否表征残余应力还需进一步的深入研究J。但是对于多病害，特别是机械断裂的多发部位

7、J。因此，在突发性金属磁记忆是否适用于应力集中程度的检测还未见报道。的疲劳损伤发生之前便可探测出可能发生故障的部位，从为此，本文首先对梯度特征值和应力集中程度进行建模分而实现早期诊断。析，并就振动情况下采用正交锁相放大方法提取磁记忆梯为了实现对铁路的突发性断裂事故的早期预报，杨其度信号的可行性开展研究工作，并进行了试验验证。明等人开展了铁路专用金属磁记忆检测仪的研制工作，并1基于电磁场理论的漏磁场强度计算在铁路检测的初步应用上取得一定规律性的初步研究结假定在构件某个范围内有一个应力集中区，如图1所果。胡元哲对金属磁记忆方法在机械设备和构件缺陷示。应力集中区中心在X

8、OZ平面内