基于巴克豪森效应的应力检测系统的研究

发布时间：2022-08-04 14:38

　　随着现代化步伐的到来及工业生产的兴起,许多金属结构的工业产物应运而生,为了保证人类生命安全,需要对这些金属结构进行无损探伤,进而判断金属材料的性能是否可靠。而应力集中是金属材料损伤的主要影响因素,因此本课题针对巴克豪森效应与应力检测相关技术进行了深入研究。设计出一套方便、精确、科学的无损检测系统,来实现对铁磁性材料的巴克豪森噪声信号与应力之间关系的评估和检测。本文针对巴克豪森噪声与应力检测技术与方案设计着手,着重分析了磁畴不可逆位移释放的跳跃信号并研究磁畴与应力的关系,从而通过磁化曲线来反映铁磁材料的基本性能。探讨了磁滞回线的相关特性和提取多种特征参数比如矫顽力、剩磁、磁滞等来判定材料的疲劳损伤情况、材料微观结构的变化和残余应力的大小。然后本文根据巴克豪森基本检测原理和磁化Q点的精确分析,通过对磁轭结构Ansys系统仿真和线圈参数的计算,实现磁轭的形状、大小、线圈的匝数线径的参数确定,成功的设计并制作了本次实验应力检测传感器,并实现了精确探测;针对信号检测部分,作者对比研究了TMR高精度磁阻传感器和传统的线圈传感器的不同,并对其采集到的信号分析,最终实现对检测传感器的选型。软件部分本文... 

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题背景和意义
    1.2 应力检测的研究
    1.3 无损检测技术发展的研究及应用
    1.4 国内外研究现状及研究中存在的问题和挑战
    1.5 论文章节内容安排
2 巴克豪森效应与应力检测技术与方案
    2.1 巴克豪森效应与应力检测技术
        2.1.1 基于磁畴结构的磁场应力表征
        2.1.2 基于磁化现象的磁场应力表征
        2.1.3 基于磁滞现象的研究
        2.1.4 磁化强度的选取及磁信号的获取原理
    2.2 MBN噪声信号的本质和影响因素
        2.2.1 MBN信号的本质
        2.2.2 磁场应力等因素对MBN信号的影响
    2.3 巴克豪森与应力检测方案设计
    2.4 本章小结
3 MBN检测系统硬件设计及参数确定
    3.1 MBN检测系统框架及组成
    3.2 磁轭结构设计
        3.2.1 励磁结构系统构建
        3.2.2 磁轭结构的仿真与分析
        3.2.3 励磁结构的屏蔽层设计
    3.3 励磁线圈设计与分析
        3.3.1 被测试件磁通量和磁导的参数确定
        3.3.2 探头的磁感应强度和磁导的参数确定
        3.3.3 励磁线圈匝数的确定
        3.3.4 励磁电压和频率参数的确定
    3.4 信号发生器和功率放大器的设计
        3.4.1 信号发生器的设计
        3.4.2 功率放大器的设计
    3.5 检测电路的设计
        3.5.1 检测传感器参数对比分析
        3.5.2 采集信号对比分析及型号确定
    3.6 信号调理电路设计
        3.6.1 带通滤波器设计
        3.6.2 放大电路设计
    3.7 数据的采集参数设计
    3.8 本章小结
4 巴克豪森噪声特征提取与时频分析
    4.1 MBN信号特征提取
        4.1.1 MBN信号均方根与平均值提取
        4.1.2 MBN信号包络线提取
        4.1.3 MBN振铃数提取
    4.2 MBN信号时频分析
        4.2.1 经验模态分解对MBN信号的处理
        4.2.2 MBN信号FFT变换
    4.3 本章小结
5 基于巴克豪森噪声与应力检测试验
    5.1 应力加载试验
    5.2 检测实验与结果分析
    5.3 巴克豪森信号和应力之间预测
    5.4 回归模型的分析与验证
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢



本文编号：3669727