基于磁性標(biāo)記的順磁箱內(nèi)物體位移測量裝置及其測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無損檢測領(lǐng)域，具體涉及的是一種基于磁性標(biāo)記的順磁箱內(nèi)物體位移測量裝置及其測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在無損檢測領(lǐng)域中，箱內(nèi)物體的檢測是常見的應(yīng)用場合，例如對箱體封裝的產(chǎn)品內(nèi)零部件發(fā)生相對位移、錯位的檢測，特別是當(dāng)箱體不能輕易拆開或者拆開會對產(chǎn)品造成損壞的時候，這種無損檢測非常有必要。
[0003]目前，對箱內(nèi)物體的檢測方法一般采用X射線成像或γ射線檢測技術(shù)，其中，Χ射線成像技術(shù)普遍應(yīng)用在安檢領(lǐng)域及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，前者更關(guān)注箱內(nèi)物體的形狀、結(jié)構(gòu)等信息，后者更關(guān)注人體器官、組織的圖像及病理，但X射線對金屬箱體的穿透能力較弱，對箱內(nèi)物體微小位移的測量更是罕見。而γ射線對人體健康危害較大，因而更多用于材料探傷，但嚴(yán)格來說，γ射線對材料是有微損的。此外，雖然γ射線對缺陷的定性測量能力較強(qiáng)，但同樣難以定量測量物體的微小位移。
[0004]因此，有必要提供一種對金屬穿透能力深、無損、且對人體健康無危害的箱內(nèi)物體位移、錯位的檢測技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于磁性標(biāo)記的順磁箱內(nèi)物體位移測量裝置及其測量方法，可對順磁金屬或非金屬箱內(nèi)物體的位移進(jìn)行無損檢測，擁有著較高的檢測深度和較低的誤差。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
基于磁性標(biāo)記的順磁箱內(nèi)物體位移測量裝置，包括磁屏蔽間、龍門式測量架、磁性標(biāo)記、第一測量系統(tǒng)和第二測量系統(tǒng)，其中:
龍門式測量架，設(shè)置在磁屏蔽間內(nèi)，其內(nèi)放置有裝載了被測物體的順磁箱；
磁性標(biāo)記，固定在被測物體離順磁箱內(nèi)表面最近的部位，并沿著被測物體可能發(fā)生位移的方向磁化；
第一測量系統(tǒng)，位于磁性標(biāo)記正上方，并靠近順磁箱外表面，用于記錄被測物體放置前后以及被測物體發(fā)生位移后的磁場變化；
第二測量系統(tǒng)，同時與龍門式測量架和第一測量系統(tǒng)連接，用于第一測量系統(tǒng)在記錄磁場變化的同時進(jìn)行相應(yīng)的一維坐標(biāo)標(biāo)定。
[0007]優(yōu)選地，所述磁性標(biāo)記為釹鐵硼磁粉。
[0008]具體地說，所述第一測量系統(tǒng)包括位于磁性標(biāo)記正上方、且靠近順磁箱外表面的磁通門磁強(qiáng)計探頭，一端與該磁通門磁強(qiáng)計探頭連接、另一端與第二測量系統(tǒng)連接的探頭夾，以及通過信號線與該磁通門磁強(qiáng)頭連接的磁通門磁強(qiáng)計數(shù)字顯示器;所述磁通門磁強(qiáng)計探頭的方向平行于磁性標(biāo)記的磁極方向。
[0009]具體地說，所述第二測量系統(tǒng)包括固定在龍門式測量架內(nèi)、且與順磁箱移動方向平行的光柵尺，滑動連接在該光柵尺上、且與探頭夾另一端連接的位移傳感器，以及通過信號線與該位移傳感器連接的光柵尺數(shù)字顯示器。
[0010]進(jìn)一步地，所述探頭夾長度為5cm?10cm。
[0011 ]優(yōu)選地，所述磁屏蔽間為雙層坡莫合金磁屏蔽間。
[0012]再進(jìn)一步地，所述的光柵尺、位移傳感器、探頭夾和磁通門磁強(qiáng)計探頭各自的外部均包裹有由順磁性材料制成的磁屏蔽層。
[0013]基于上述裝置的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還提供了該測量裝置的測量方法，包括以下步驟:
(1)利用磁通門磁強(qiáng)計探頭沿光柵尺量程測量順磁箱內(nèi)放置被測物體前各個點的磁場，然后記錄和繪制出磁場空間分布曲線，并將其記為背景磁場；
(2)繼續(xù)利用磁通門磁強(qiáng)計探頭沿光柵尺量程測量順磁箱內(nèi)放置被測物體后各個點的磁場，然后各自減去步驟(I)中相同坐標(biāo)點的背景磁場，再繪制出磁場空間分布曲線，得到被測物體發(fā)生位移前的樣品磁場；
(3)根據(jù)步驟(2)繪制的曲線，將磁通門磁強(qiáng)計探頭移動到曲線斜率最大的位置，然后記錄該點的坐標(biāo)值及相應(yīng)的樣品磁場；
(4)被測物體發(fā)生位移后，磁通門磁強(qiáng)計探頭位置不變，測量出該點此時的磁場，然后再次減去相同坐標(biāo)點的背景磁場，得到位移后該點的樣品磁場；
(5)根據(jù)步驟(4)所得到的樣品磁場，在步驟(2)繪制的曲線中找到對應(yīng)的坐標(biāo)值，然后將該坐標(biāo)值減去步驟(3)中記錄的坐標(biāo)值，即可得到被測物體的位移量。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
(I)本發(fā)明通過設(shè)置磁屏蔽間、龍門式測量架、第一測量系統(tǒng)、第二測量系統(tǒng)和磁性標(biāo)記，并將順磁箱放在磁通門磁強(qiáng)計探頭下方，探頭與箱體外表面盡量接近，被測物體可能發(fā)生位移的方向平行于光柵尺。如此一來，在被測物體發(fā)生位移后，磁通門磁強(qiáng)計探頭可測得磁場的變化，從而根據(jù)磁粉磁場的空間分布規(guī)律及背景磁場可以測得物體的位移。本發(fā)明具備了同時對順磁金屬箱與非金屬箱內(nèi)物體位移的檢測能力，本發(fā)明利用靜磁場在順磁性材料內(nèi)穿透深度大的特點進(jìn)行位移檢測，可以克服X射線難以穿透金屬的缺點。
[0015](2)本發(fā)明對物體的檢測深度非常大，經(jīng)試驗表明，其可以達(dá)到約50mm，這是因為靜磁場在順磁性材料內(nèi)不會產(chǎn)生渦流而造成衰減，只存在磁偶極子磁場隨距離的負(fù)三次方衰減。
[0016](3)本發(fā)明的位移測量精度高，其利用最小測量值0.01毫高斯的磁通門磁強(qiáng)計和30mm3釹鐵硼磁粉，在順磁箱厚度為17mm時，對Imm以內(nèi)的微小位移的測量誤差可達(dá)0.02mm，而目前X射線成像技術(shù)對同等厚度的順磁金屬箱內(nèi)物體位移的測量難以達(dá)到這個精度。
[0017](4)本發(fā)明的測量方法不僅對材料無損，而且對人體健康毫無任何危害，這是因為本發(fā)明在使用的過程中不產(chǎn)生任何的電離輻射，且測量的磁場大小也只有毫高斯量級，是很弱的磁場，因此對被測材料和生物均無影響。
[0018](5)本發(fā)明測量方式靈活、測量精度高、檢測深度大，很好地彌補了無損檢測領(lǐng)域?qū)ξ矬w微小位移及錯位測量的空白，因此，本發(fā)明具有很高的實用價值和推廣價值。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為圖1中A處的放大示意圖。
[0021 ]圖3為本發(fā)明中背景磁場的曲線示意圖。
[0022]圖4為圖3中增加了被測物體發(fā)生位移前、后的樣品磁場的曲線示意圖。
[0023]圖5為采用本發(fā)明測得的被測物體位移值與實測值的對比示意圖。
[0024]圖6為本發(fā)明測得的0.2mm至1.6mm之間的微小位移值與實測值的對比示意圖。
[0025]其中，附圖標(biāo)記對應(yīng)的名稱為:
1-磁屏蔽間，2-龍門式測量架，3-光柵尺，4-位移傳感器，5-探頭夾，6-磁通門磁強(qiáng)計探頭，7-光柵尺數(shù)字顯示器，8-磁通門磁強(qiáng)計數(shù)字顯示器，9-磁性標(biāo)記，10-順磁箱，11-被測物體。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合【附圖說明】和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，本發(fā)明的方式包括但不僅限于以下實施例。
[0027]如圖1、2所示，本發(fā)明提供了一種位移測量裝置，可應(yīng)用于無損檢測方面，該裝置包括磁屏蔽間1、龍門式測量架2、磁性標(biāo)記9、第一測量系統(tǒng)和第二測量系統(tǒng)。
[0028]所述的磁屏蔽間I采用雙層坡莫合金磁屏蔽間(例如雙層1.5mm坡莫合金磁屏蔽間)，其在0.5高斯的地磁場環(huán)境下可將地磁場屏蔽至10毫高斯以下。所述的龍門式測量架2設(shè)置在磁屏蔽間I內(nèi)，其內(nèi)放置有裝載了被測物體11的順磁箱10。本實施例中，龍門式測量架2由4040鋁型材及鋁質(zhì)連接件、銅質(zhì)緊定螺絲搭建而成。
[0029]所述的磁性標(biāo)記9固定在被測物體離順磁箱內(nèi)表面最近的部位，并沿著被測物體可能發(fā)生位移的方向磁化。本實施例中，該磁性標(biāo)記9為釹鐵硼磁粉，而需要說明的是，順磁箱10內(nèi)不能有強(qiáng)于釹鐵硼磁粉的磁場源，以免發(fā)生干擾。
[0030]所述第一測量系統(tǒng)用于記錄被測物體11放置前后以及被測物體位移后的磁場變化，其包括位于磁性標(biāo)記9正上方、且靠近順磁箱外表面的磁通門磁強(qiáng)計探頭6，一端與該磁通門磁強(qiáng)計探頭6連接的探頭夾5，