磁声发射检测系统的开发与研究

发布时间：2020-06-10 19:13

【摘要】：本论文在国家重点研发计划项目(2016YFF0203000)资助下展开研究。铁磁性金属材料在工程及装备制造中应用广泛,在使用过程中由于受到循环载荷、温度、湿度等诸多因素的影响,其表面和基体内部会出现磨损、应力集中、塑性变形、腐蚀和微损等损伤,当达到一定程度时,可能引发严重的事故。因此,有必要对铁磁性金属材料装备在役过程中进行早期损伤检测。磁声发射(Magnetic Acoustic Emission,以下简称MAE)信号由于对材料的微观组织结构和应力状态非常敏感,基于此,由其发展而来的检测技术成为一种对铁磁性金属材料早期损伤检测非常有前途的技术。本课题基于MAE信号产生机制,结合硬件和软件,设计和研制了一套MAE检测系统,并验证了其可行性。本论文从铁磁性金属材料的基本特性出发,分析和总结了MAE信号的产生机制及其影响因素,在此基础上,设计了MAE检测系统,并验证了其功能的可靠性。该系统硬件由励磁和信号采集两部分组成,励磁部分通过建立合适的磁化场,对被检对象进行励磁,在励磁过程中,产生的MAE信号由信号采集部分拾取、存储;软件部分基于MATLAB图形用户界面(GUI)平台开发而成,分为信号采集和信号分析两大块,信号采集部分通过对采集参数和励磁参数的设置以及对采集过程的启停控制,实现了高速、稳定和连续的MAE信号采集功能,信号分析部分包含对MAE信号的时频分析功能及检测报告生成功能。随后,利用MAE检测系统,研究了励磁条件对MAE信号的影响。实验采用单一变量法,分别研究了不同励磁强度、励磁频率以及不同励磁信号波形励磁下的MAE信号。与已有研究不同的是,其并未考虑励磁频率的改变会同时带来励磁电流的改变,即改变励磁频率的同时也改变了励磁强度,为了避免这个问题,实验所用功率放大器采用恒流源模式,保证调整励磁频率的同时励磁强度一定。研究表明,不同励磁条件能直接影响MAE信号特征,因此在应用MAE检测技术时,应综合考虑励磁因素,以达到最佳的励磁效果。最后,利用MAE检测系统,通过设计疲劳试验,研究了Q235钢在不同疲劳状态下的MAE信号特征,探究了将MAE检测技术应用于材料疲劳状态评估的可行性。同时,为了避免由于拆装带来的偶然因素误差,实验采用的疲劳试样经历确定载荷循环次数之后即进行MAE信号检测,此后不再继续加载循环载荷。
【图文】：

常规磁声发射检测系统示意图

（d）坡莫合金的 MAE 信号Hz 时，不同铁磁性材料的 MAE 信号随灭。当被磁化介质达到饱和状态时磁畴壁，所以必然存在磁畴壁消失，当反向磁化时，部分磁畴开始做可。Kim[36], K.Praveena[46] [36]的研究也表们将多晶 Mn0.4Zn0.6Fe2O4环形介质、700 ℃、800℃、900℃下烧结 30，用中心频率为 200KHz 的探头来
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH878.3

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本文编号：2706731