[发明专利]一种洛伦兹力微颗粒探测法的校准方法

说明书

一种洛伦兹力微颗粒探测法的校准方法，属于检测领域，包括以下步骤：首先，在待测导体的外部设置三组传感器阵列，相邻传感器阵列在周向的夹角为120°，所述传感器阵列由环状Halbach磁系统和力传感器组成；然后，数值标定：以微颗粒的质心位于待测导体的轴线上时获得的测量值为基准值进行数值标定，对位置位于离轴心一定距离处的微颗粒的探测结果进行修正；最后通过对微颗粒经过每个传感器所获得的测量力进行数学分析，解决因微颗粒在待测导体截面上位置分布不同造成的检测信号存在差异的问题，即进行校准。本发明能有效校准因微颗粒位于导体截面不同位置对探测结果的影响，可用于原位、在线、实时地检测金属导体夹杂物中。

技术领域

本发明属于冶金、电磁监测、无损检测技术领域，具体涉及一种洛伦兹力微颗粒探测法的校准方法。

背景技术

在金属冶炼中，少量炉渣、耐火材料及冶炼中反应产物可能进入金属液，形成非金属夹杂物，对工艺和使役性能产生极为不利的影响。例如，降低金属的机械性能，特别是降低塑性、韧性及疲劳极限。严重时，还会使金属在热加工与热处理时产生裂纹或使用时发生脆断。因此，在冶金过程中对金属液的洁净度问题进行在线、原位、定量的监测，对保证关键工艺和获得高质量的金属材料产品具有重要意义。

由加拿大麦吉尔大学所提出的基于库尔特原理的LiMCA技术，解决了在铝等熔点温度低于700摄氏度的金属液中实现了原位、定量检测的问题，获得了实际的应用。但它在用于高于700摄氏度的金属液的监测时，遇到了很大挑战，原因在于该方法为接触式方法，测量电极与金属液直接接触，由于热冲击，测试孔变形等原因，给测量带来了难以克服的困难。因而，要完成较高熔点的金属洁净度监测任务，必须采用非接触式的测量方法。

常用的无损检测方法有超声检测、射线检测和线圈涡流检测等。然而由于实现原理的差异，这些方法精度所限，无法用于检测金属液洁净度或细导线内的缺陷。

洛伦兹力微颗粒探测法是一种利用洛伦兹力探测液态金属内微颗粒(德国专利DE102013006182.2)和导线内缺陷(德国专利DE102013018318.9)的独特的电磁检测方法。其基本原理为将一小永磁铁置于待测的导体附近提供磁场，并与待测导体作相对运动。根据欧姆定律，在导体内产生感应电流(或称涡电流)，感应电流与磁场相互作用产生洛伦兹力，根据牛顿第三定律，永磁体将受到洛伦兹力的反作用力，该反作用力是可测量的。该力与永磁体的磁通量密度、相对运动速度和导体的电导率均有关。当待测导体内不含微颗粒(缺陷) 时，该力保持不变；当待测导体内含有微颗粒(或夹杂物缺陷)时，由于导体与金属基体电导率的差异，感应电流重新分布，进而使洛伦兹力发生变化，通过对作用在磁系统上力的测量，可以实现对微颗粒和微缺陷的定量检测。由于该方法的非接触式特点，它克服了传统的检测方法的不足，可实现任意熔点温度的金属液洁净度问题的在线、原位和定量检测。

需要指出的是，永磁体所产生的磁场的空间分布对测量影响甚大，通常情况下，规则形状的永磁体产生的磁场随着与待测导体之间的距离增大而衰减很快，磁通量密度主要集中于永磁体附近。在洛伦兹力微颗粒探测方法中，磁场不但要充分渗透到导体中，其分布对测量的精确程度影响甚大。另一方面，由于洛伦兹力微颗粒探测法基于的是涡电流重新分布的原理，微颗粒处于电磁敏感区(导体中电磁场较强的区域)不同位置时测量结果亦有不同。在探测液态金属内微颗粒(德国专利DE102013006182.2)和固体材料内缺陷(德国专利 DE102013018318.9)的专利中，并未给出微颗粒(微缺陷)在电磁敏感区不同位置上如何进行校准的办法。

发明内容

为了解决检测细导线内的缺陷的技术问题，提高洛伦兹力微颗粒探测法的检测精度，本发明提供了一种洛伦兹力微颗粒探测法的校准方法。