一种用于钢球表面缺陷检测的电涡流传感器研究.pdf

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1、34传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2012年第31卷第l1期一种用于钢球表面缺陷检测的电涡流传感器研究谢凤芹，肖林京，路亚鹏。，张华宇(1．山东科技大学，山东青岛266590；2．兖矿集团股份有限公司济三煤矿，山东济宁273500)摘要：电涡流检测法可以非接触性地检测钢球表面和亚表面缺陷，检测信号与激励频率裂纹的深度以及被测钢球的电磁特性有关。由于干扰信号的串入，所以应对涡流探头的输出信号进行处理。在处理的过程中引入相敏检波法，对输出信号进行正交分解和坐标旋转，从而

2、将干扰信号变换到轴方向，避免对缺陷信号的干扰。实验证明该传感器检测效果良好。关键词：电涡流；钢球；相敏检波；裂纹中图分类号：TP274文献标识码：B文章编号：1000-9787(2012)11--0034--02Researchonaneddycurrentsensorusedforsteelballsurfacedeftectdetecti

3、oOnXIEFeng—qin，XIAOLin-jing，LUYa．peng2，ZHANGHua．yu(1．ShandongUniversityofScienceandTechnolog

4、y，Qingdao266590，China；2．TheNo．3CoalMineYanzhouMiningGroupCoLtd，Jining273500，China)Abstract：Thesteelballssurfaceandsub—Surfacedefectscanbenon—contactdetectedbyeddycurrentdetectingmethod．ThedetectingsignalisrelatedtOcrackdepthofexcitation~equencyandtheelectromagnetic

5、characteristicsofthedetectedsteelballs．Sinceinterferencesignalsisinseries，soitisnecessarytoprocessoutputsignalsofeddycurentprobe．Thephase—sensitivewavedetectingmethodisintroducedintheprocess．Afterorthogonaldecompositionandcoordinaterotationtotheoutputsignals，theint

6、erferencetodefectsignalscanbeconvenedtoX-axisdirection．Thustheinterferencetodefectsignalscanbeavoided．Experimentsshowthatthedetectingeffectofthesensorisgood．Keywords：eddycurent；steelball；phase·sensitivewavedetection；crack0引言涡状的感应电流产生，这种由电磁感应原理产生的感应电钢球是组成轴承的重要零件，其质量

7、直接影响轴承的流叫电涡流，这种现象叫电涡流效应。根据电涡流效应制使用寿命和工作可靠性。钢球在生产过程中不可避免地会成的传感器称为电涡流传感器‘。出现麻点、划伤与裂纹等缺陷，所以，钢球无损检测是钢球根据电磁感应定律知，当传感器探头线圈通以正弦交生产加工过程中一道重要的检验工序，也是保证钢球及其变电流i时，线圈周围空间必然产生正弦交变磁场，它轴承质量的关键。目前，国内对基于图像处理的钢球表面使置于此磁场中的被测金属导体表面产生感应电流，即电缺陷检测技术研究比较多，但该技术只能处理钢球表面的涡流，如图1所示。与此同时，电涡流i又产

8、生新的交变缺陷，不能检测钢球亚表面缺陷⋯。磁场；与方向相反，并力图削弱H，从而导致探头电涡流传感器是一种无损检测装置，其最大的特点是线圈的等效电阻相应地发生变化。具体到钢球表面的能对钢球缺陷进行非接触式连续测量，传感器具有体积电涡流检测中，其产生电涡流如图2所示。小、灵敏度高、频率响应宽、灵敏度高等优点。用在钢球表等效阻抗的变化程度取决于被测金属导体的电阻率、面缺陷柃测时，可以通过传感器输出信号的不同，分辨出不磁导率、线圈与金属导体的距离以及线圈激励电流的频率同的钢球表面，从而实现钢球表面缺陷的检测。等参数。如果只改变上述参

9、数中的一个，则等效阻抗就成1电涡流传感器的工作原理由法拉第电磁感应原理知，金属导体置于变化的磁场为该变化参数的单值函数。当电涡流传感器设计完成中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内就会有呈旋后，其激励频率和检测距离也就确定F来，传感器与钢球的收稿日期：2012-0917第11期谢凤芹，等：