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基于金属磁记忆信号垂向特征分析的损伤状态识别.pdf
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2019-09-20
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基于金属磁记忆信号垂向特征分析的损伤状态识别.pdf,金属磁记忆是一种可对铁磁材料早期微观损伤进行有效诊断的无损检测技术。为消除磁记忆信号不确定影响因素,提高损伤状态识别的准确率,引入了磁梯度张量和磁场垂向特征分析方法。首先,利用磁梯度张量测量方法获取磁场完整的变化信息,为克服检测方向选取对检测信号的影响,利用磁场不变特征量 总梯度模量来判断损伤及损伤区的边界位置;然后,通过测量不同高度下总梯度模量的平面分布,得到总梯度模量的垂向分布特征;最后,分析了不同损伤的边界处总梯度模量的垂向分布特征差异。理论分析和实验结果表明,在提离高度逐渐增大过程中,裂纹边界处的磁梯度张量振幅的衰减速度和幅度远大于应力集中作用的结果,根据磁记忆信号的垂向特征,可有效地识别损伤状态。
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第 38卷 第 6期
2017年 6月
仪 器 仪 表 学 报
ChineseJournalofScientificInstrument
Vol38No6
Jun.2017
收稿日期:201605 ReceivedDate:201605
基金项目:河北省自然科学基金(E2015506004)项目资助
基于金属磁记忆信号垂向特征分析的损伤状态识别
陈海龙,王长龙,左宪章,朱红运
(军械工程学院无人机工程系 石家庄 050003)
摘 要:金属磁记忆是一种可对铁磁材料早期微观损伤进行有效诊断的无损检测技术。为消除磁记忆信号不确定影响因素,提
高损伤状态识别的准确率,引入了磁梯度张量和磁场垂向特征分析方法。首先,利用磁梯度张量测量方法获取磁场完整的变化
信息,为克服检测方向选取对检测信号的影响,利用磁场不变特征量总梯度模量来判断损伤及损伤区的边界位置;然后,通过
测量不同高度下总梯度模量的平面分布,得到总梯度模量的垂向分布特征;最后,分析了不同损伤的边界处总梯度模量的垂向
分布特征差异。理论分析和实验结果表明,在提离高度逐渐增大过程中,裂纹边界处的磁梯度张量振幅的衰减速度和幅度远大
于应力集中作用的结果,根据磁记忆信号的垂向特征,可有效地识别损伤状态。
关键词:金属磁记忆;垂向分布特征;磁场梯度张量;裂纹;应力集中
中图分类号:TG115.28 TH878 文献标识码:A 国家标准学科分类代码:430.25
Damagestaterecognitionbasedonmetalmagneticmemorysignal
verticaldistributionfeatureanalysis
ChenHailong,WangChanglong,ZuoXianzhang,ZhuHongyun
(DepartmentofUnmannedAerialVehiclesEngineering,OrdnanceEngineeringCollege,Shijiazhuang050003,China)
Abstract:Metalmagneticmemory(MMM)technologyisanondestructivetestingmethod,whichcanconducteffectivediagnosisofearly
microscopicdamageofferromagneticmaterial.Inordertoeliminatetheuncertaininfluencefactorsofmagneticmemorysignaland
improvetheaccuracyofdamagestaterecognition,themagneticgradienttensorandmagneticfieldsignalverticaldistributionfeature
analysismethodsareintroduced.Firstly
,themagneticgradienttensorsoftheMMM signalsonthecrackfracturezoneandstress
concentrationzonearemeasuredusingatriaxismagnetometer.Fromthemeasuredresults,boththeplaneandverticalcharacteristicsof
theMMM signaldistributionsareobtained.Toremovetheinfluenceofthemeasuringdirectionselectiononexperimentresults,anew
magneticfieldinvariantcharacteristicparameterthemagnetictotalgradientmodulusisintroducedtodeterminethelocationand
boundaryofthedamageanddamagezone.Then,theverticaldistributionfeaturesofthemagnetictotalgradientmodulusareacquiredby
measuringtheplanedistributionofthemagnetictotalgradientmodulusunderdifferentliftoffs.Finally
,thedifferenceofthevertical
distributionfeaturesofthemagnetictotalgradientmodulusattheboundariesofdifferenttypesofdefectsisanalyzed.Theoreticalanalysis
andexperimentresultshowthatastheliftoffincreasesgradually,theattenuationvelocityandamplitudeofthemagnetictotalgradient
modulusontheboundaryofthecrackarefargreaterthantheonescausedbystressconcentration,andtheverticaldistributionfeaturesof
themagnetictotalgradientmoduluscanbeusedtoidentifythedefectstateeffectively.
Keywords:metalmagneticmemory;verticaldistributionfeature;magneticgradienttensor;crack;stressconcentration
1 引 言
磁记忆检测技术可以诊断铁磁材料的早期微观损伤
及其位置,但还无法对损伤状态做出准确判断
[12]
。
针对损伤状态识别问题,目前通常采用以下两类方
法:一类是阈值分类法,即通过求取适合的磁信号特征值
与阈值进行比较,判断试件的损伤状态。如 YanT.J.等
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