一種焊縫紋理組織無損檢測系統的製作方法
2023-07-13 10:07:41 2
本發明涉及焊縫質量檢測技術領域，更進一步涉及一種焊縫紋理組織無損檢測系統。
背景技術：
材料焊接後，焊縫的質量是整個焊接的關鍵，焊縫的紋理組織類型的不同以及分布的差異對焊接的質量影響極大。焊縫的檢測尤為重要，目前針對焊縫紋理組織的檢測方法主要包括：光學顯微法或電子顯微法、x射線法、超聲波法等方法。光學方法需要對焊件進行切割，經打磨和腐蝕進行金相制樣，然後再利用光學顯微鏡或電子顯微鏡觀測樣品的紋理組織的類型和分布，或者拍攝成像進行圖像分析，對操作人員的要求較高且需要將工件切割取樣，破壞了工件的完整性；x射線法利用材料內部不同原子產生的x射線幹涉以及在某些方向上的強衍射實時成像，x射線具有較強的輻射，會對人體造成一定的傷害，而且檢測速度較慢；超聲波成像法利用超聲波照射材料，材料內部紋理組織的類型及其分布的不同會影響超聲波的傳輸特性，信號採集裝置接收信號並分析得出焊縫紋理組織的差異性，超聲波獲取的圖片清晰度較差，紋理組織特徵不明顯。
技術實現要素：
本發明提供一種焊縫紋理組織無損檢測系統，在不損傷被測焊件的情況下檢測焊縫的質量，可適用於低磁導率的焊件，具體方案如下：
一種焊縫紋理組織無損檢測系統，包括對被測焊件進行交變勵磁的交變磁場發生器；用於向所述被測焊件發射偏振光、能夠接收其反射偏振光成像的磁光傳感器；所述磁光傳感器的成像信號輸送到處理器中分析處理。
可選地，所述交變磁場發生器的檢測頻率範圍為20～75hz，電壓小於等於15v。
可選地，所述交變磁場發生器與所述被測焊件相互固定連接；所述交變磁場發生器與所述磁光傳感器分別位於所述被測焊件的兩側。
可選地，所述交變磁場發生器設置於運動平臺上，所述運動平臺包括x軸滑軌與y軸滑軌，所述x軸滑軌與所述y軸滑軌上分別設置用於帶動其平移的電機。
可選地，所述磁光傳感器通過調節支架固定於工作平臺上；所述磁光傳感器與所述實測焊件之間的間距為1～2mm。
可選地，所述調節支架包括固定座、延伸杆和吊裝杆；所述固定座底部固定在所述工作平臺上，頂部固定連接所述延伸杆，所述延伸杆的末端連接吊裝杆；所述固定座與所述延伸杆之間可拆卸連接，能夠調節水平與豎直位置；所述延伸杆與所述吊裝杆可拆卸連接，能夠調節水平與豎直位置。
可選地，所述交變磁場發生器包括u型磁鐵，所述u型磁鐵上環繞通交流電的線圈。
本發明公開了一種焊縫紋理組織無損檢測系統，包括交變磁場發生器和磁光傳感器，交變磁場發生器對被測焊件進行交變勵磁，通過交變磁場發生器使被測焊件產生交變磁場；磁光傳感器用於向被測焊件發射偏振光、能夠接收其反射的偏振光並進行成像；磁光傳感器生成的成像信號輸送到處理器中分析處理。
本發明應用於法拉第磁光效應，當一束偏振光通過具有磁旋光性質的磁光薄膜介質時，由於外加磁場的存在，光通過該介質後，光振動的振動面將轉過特定的角度，處理器通過偏轉的角度確定哪個部分出現問題。檢測過程不需要損壞被測焊件，實現無損檢測，交變磁場可以用於測量高磁導率與低磁導率的工件的紋理組織特徵，適用的範圍更廣。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明焊縫紋理組織無損檢測系統的一種具體結構圖；
圖2為法拉第磁光效應的原理圖；
圖3為本發明的成像原理圖。
其中包括：
工作平臺1、運動平臺2、被測焊件3、磁光傳感器4、交變磁場發生器5、調節支架6、固定座61、延伸杆62、吊裝杆63。
具體實施方式
本發明的核心在於提供一種焊縫紋理組織無損檢測系統，在不損傷被測焊件的情況下檢測焊縫的質量，可適用於低磁導率的焊件。
為了使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面將結合附圖及具體的實施方式，對本申請的焊縫紋理組織無損檢測系統進行詳細的介紹說明。
如圖1所示，為本發明焊縫紋理組織無損檢測系統的一種具體結構圖，其中包括交變磁場發生器5、磁光傳感器4和處理器等結構，其中磁場發生器5用於對被測焊件3進行交變勵磁，以使被測焊件3產生磁場，磁場發生器5產生交變磁場，交變磁場能夠使低磁導率的材料勵磁，例如鋁合金等，因而用於測量高磁導率與低磁導率的工件的紋理組織特徵，適用的範圍更廣。磁光傳感器4用於向被測焊件3發射偏振光、並能夠接收其反射偏振光，根據接收的反射偏振光成像；磁光傳感器4接收偏振光反射信號並生成圖像，將圖像信號輸送到處理器中分析處理，分析焊縫是否存在缺陷以及缺陷處的特徵。
本發明利用了法拉第磁光效應，當一束入射偏振光在具有磁疇磁矩的物質內部傳輸或僅在物質表面發生反射時，光波的偏振光、相位等傳輸光的特性因磁場發生改變，這種特性稱為磁光效應。在相應頻率的交變磁場激勵裝置的磁化下，高磁導率及低磁導率材料內部產生感應磁場，由於焊縫組織紋理的不同以及其分布的差異導致焊縫區域感應磁場大小不一致，偏振光在磁光薄膜表面反射後光波的偏振角就不同，包含焊縫紋理組織信息的光信號被固體成像傳感器接收並成像。如圖2所示，為法拉第磁光效應的原理圖，入射偏振光a經過磁至旋光介質d傳播，由於外加磁場b的作用，出射偏振光c轉過一定的角度。
如圖3所示，為本發明的成像原理圖，基於法拉第磁光效應，led光源03發的出射光經過起偏器04轉變為一束偏振光，偏振光經反射鏡05反射並由聚光鏡02匯聚，穿過磁光介質09，經磁光薄膜010反射面反射，依次經過聚光鏡02、反射鏡05、檢偏器06；由於光束傳播方向外加磁場存在，光的偏振面將發生偏轉，偏轉角被coms相機07採集，將磁場變化的信息轉換為光強變化的實時成像，由存儲設備08採集。交流磁場由電磁鐵01和交流線圈012產生，對焊件011進行勵磁。
在上述方案的基礎上，為了使檢測效果達到最優，優選地交變磁場發生器5的檢測頻率範圍為20～75hz，包含兩端點值；電壓小於等於15v。
交變磁場發生器5與被測焊件3相互固定連接，被測焊件3設置於交變磁場發生器5上方，交變磁場發生器5與磁光傳感器4分別位於被測焊件3的兩側。當然，交變磁場發生器5隻要能夠實現勵磁的作用即可，具體的設置位置可根據需要進行相應的調整。
交變磁場發生器5設置於運動平臺2上，運動平臺2包括x軸滑軌與y軸滑軌，通過兩個滑軌驅動運動平臺2帶動磁場發生器5在平面內移動；x軸滑軌與y軸滑軌相互垂直，x軸滑軌與y軸滑軌分別用步進電機帶動其平移，從而實現磁場發生器5在x、y平面運動。磁光傳感器4無法將整個焊縫覆蓋，通過x軸滑軌與y軸滑軌帶動被測焊件沿焊縫的方向移動，使各處均能被磁光傳感器4檢測。
具體地，磁光傳感器4通過調節支架6固定於工作平臺1上；調節支架6使磁光傳感器4與實測焊件3之間保持間距為1～2mm，包含兩端點值，以使測量精度更加準確。
更進一步，調節支架6包括固定座61、延伸杆62和吊裝杆63；固定座61底部固定在工作平臺1上，呈豎直設置，固定座61的頂部固定連接延伸杆62，延伸杆62呈水平設置，其末端連接吊裝杆63；吊裝杆63保持豎直，底部連接磁光傳感器4。固定座61與延伸杆62之間可拆卸連接，能夠調節延伸杆62的水平與豎直位置；延伸杆62與吊裝杆63可拆卸連接，能夠調節吊裝杆63的水平與豎直位置。固定座61、延伸杆62和吊裝杆63三者分別沿軸向設置多級連接部，通過不同的插接位置實現調整，最終改變磁光傳感器4所處的位置。
交變磁場發生器5包括u型磁鐵，u型磁鐵上環繞通交流電的線圈，u型磁鐵的開口處靠近被測焊件。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理，可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。