[发明专利]薄带钢综合力学性能的微磁无损在线检测系统

说明书

本发明公布了薄带钢综合力学性能的微磁无损在线检测系统，利用同步测量得到的多类微磁信号特征，对带钢综合力学性能进行无损表征，系统主要包括上位机、主控箱、运动执行模块、微磁检测模块、微磁传感器和测距传感器，为稳定控制微磁传感器与薄带钢表面的提离距离，以及防止薄带钢高速行进过程中，浪形和焊缝等对微磁传感器造成碰撞，系统利于测距传感器预先测量待测薄带钢表面位置波动，当位置波动超过阈值时，系统中的运动执行模块将携带微磁传感器垂直移动，调整其与薄带钢表面的提离距离至合理范围。本发明提出了多种实施方式，用于实现薄带钢综合力学性能的微磁无损在线检测。

技术领域

薄带钢综合力学性能的微磁无损在线检测系统，属于无损检测技术领域，基于微磁检测原理，对生产线上高速运动的薄带钢进行综合力学性能无损检测。

背景技术

薄带钢广泛应用于汽车结构件、食品外包装、家电产品等制造领域，其综合力学性能直接影响后续产品的加工质量。薄带钢在制造过程中，需经过多项工艺处理，综合力学性能指标易存在一定波动。目前对薄带钢进行力学性能测试时，主要从带钢卷两端取样，制备成标准拉伸试样，进行拉伸破坏或压痕检测，测试结果即代表整卷薄带钢的力学性能。显然，上述方法不仅无法直接面向生产线，也无法准确评估薄带钢全长的力学性能分布状态。申请人所在团队基于微磁检测原理，已公布了“铁磁性材料结构力学性能的微磁检测标定方法 (CN105891321A)”，本发明是在上述检测原理基础上，提出的适用于薄带钢综合力学性能的无损、在线检测系统。

发明内容

本发明的目的是公布一类薄带钢综合力学性能的微磁无损在线检测系统，该系统可实现薄带钢综合力学性能(屈服强度、抗拉强度、延伸率、表面硬度等) 的无损表征。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

薄带钢综合力学性能的微磁无损在线检测系统，其基本原理是利用微磁传感器同步测量得到的多类微磁信号(切向磁场、巴克豪森噪声、增量磁导率和多频涡流)特征，实现对带钢综合力学性能(屈服强度、抗拉强度、延伸率、表面硬度等)的无损表征。

该系统由上位机3、主控箱1(含运动控制卡等)、运动执行模块、微磁检测模块2(含双通道任意信号发生器、信号采集板卡等)、微磁传感器6和测距传感器7构成。

微磁传感器6由霍尔元件12、激励线圈13、U型铁14、涡流激励线圈15、检测线圈线圈16组成。微磁传感器6固定安装于运动执行模块的移动部件，且与微磁检测模块2相连，微磁检测模块2中的双通道任意信号发生器对激励线圈 13及涡流激励线圈15输入信号，信号采集板卡接收霍尔元件12和检测线圈16 输出的电压。微磁检测模块2与上位机3相连，将信号采集板卡采集的电压信号传输至系统上位机3软件对信号进行分析处理。

运动执行模块和测距传感器7与主控箱1的运动控制卡相连，当测距传感器 7测量得到的待测薄带钢8表面位置波动超过阈值时，运动执行模块将携带微磁传感器6移动，以稳定控制微磁传感器6与高速行进的薄带钢8表面的提离距离。

综合力学性能检测的基本步骤为：

步骤1：测距传感器7测量待测薄带钢8表面位置波动，系统上位机软件内置算法将对距离测量结果进行分析，当结果超过设置阈值时，将发送指令给运动控制卡，驱动运动执行模块携带微磁传感器6垂直移动，将微磁传感器6与薄带钢8表面的提离距离调整至合理范围(2±0.5mm)，如果提离距离在合理范围，则运动执行模块保持稳定；

步骤2：微磁传感器8的励磁线圈13中始终通入低频(50～300Hz)电流，涡流激励线圈15中通入的高频电流包含多个单频成分(10～100kHz)，高速电子开关控制高频电流的通断，当高速电子开关处于断开状态时，霍尔元件12和检测线圈16分别测量切向磁场和巴克豪森噪声信号，而高速电子开关处于导通状态时，检测线圈16测量材料低频磁化过程中的多频涡流响应；