毕业论文课题相关文献综述
巴克豪森效应是德国科学家巴克豪森（Barkhausen）教授于 1919年发现的一种铁磁材料具有的物理特性。他发现在铁磁体内可诱发出可测噪声信号。其机理表述如下：铁磁材料在外部交变磁场作用下，磁畴壁突然进行不可逆的运动，经历某一自由行程后遇到不被磁化的夹杂、缺陷等，被钉扎而停止运动，在经历积蓄足够磁场能之后，又突然脱离钉扎物再次进行不可逆的运动迄至再次被钉扎。每一次被钉扎和突然脱离钉扎时，被安置在铁磁材料表面的探测线圈中就产生一次电脉冲，此即巴克豪森噪声。一般认为，MBN产生的主要机制是180磁畴壁不可逆位移所致。该现象随后于 20世纪逐渐发展成一种新型无损检测技术，即巴克豪森噪声方法（BarkhausenNoise Analysis Method）。近几年已开始应用于汽车、航空航天和冶金机械设备等制造业的在线检测。该测试方法的精确度、灵敏度和可靠性均比传统的无损探伤方法优越。该方法可实际应用到：（1）评估工件(如轴承零件，轧机轧辊等)表面及次表面残余应力量值，以提供在线生产控制其显微组织变化的能力；（2）评估工件显微组织状态；（3）检测工件表面缺陷（裂纹及磨削烧伤等），以提供工件制造过程的优化工艺参数。本课提的研究成果对Barkhausen效应应用于工程实践具有指导意义。2. 课题的研究状况及进展国内科研工作者在利用巴克豪森噪声技术测量残余应力方面做了大量的工作。如华中科技大学的马咸尧等重点研究了钢铁件在平面应力状态下 MBN强度随磁化方向改变呈周期性变化的规律，提出了利用巴克豪森效应测量钢铁件应力的方法，并利用回归分析法求出了 08钢宽板试样拉伸时测量应力的经验公式。哈尔滨工程大学的祁欣等研究了两种构件在不同应力状态下产生的磁巴克豪森噪声的强度，得出在交变磁化场作用下，材料受力对 MBN频谱影响的规律，从时域和频域两方面来探讨磁 MBN波形信号变化的规律性。此后，他们在测量的基础上提出进一步分析应力和噪声关系的系统增益值法，在关系处理上取得一定成果。陈娟等在研究了巴克豪森效应产生机理后，制作了巴克豪森检测传感器，对铁磁材料实施内应力检测。国内学者的研究归纳起来有两点：（1）直接利用 MBN-应力关系曲线测量应力；（2）利用MBN的第一峰值或第一谷值与应力之间的关系测量应力。国外学者对巴克豪森效应也进行了深入的研究，并将其应用于应力及残余应力的无损检测。在理论方面，Chennupati Jagadish等研究发现 MBN在单向拉力的作用下，其放大波形信号的平方均根随着拉力而增加，随着压力而减小。应力的变化引起 MBN脉冲数量和脉冲高度分布的变化。他们对脉冲数量和高度进行了统计性分析，还对 MBN信号进行了功率谱分析。而 DurinG等的研究进一步把功率谱分析和统计分析相结合，以寻找应力和噪声之间的相互关系。Leszek B Magalas则把小波变换方式引入 MBN分析，与时域及快速傅里叶变换处理下的频域分析作对比，从而改善对噪声的处理方法。Gauthier J等的研究则把所测得的 MBN数据和盲孔法、X射线衍射法测得的数据一一对比，来进一步说明 Barkhausen测试在工程应用上的对比性和可用性。Lindgren M等在试板上取得应力加载、卸载和 MBN信号的对应关系。然后再测试实际应用板残余应力的 MBN信号情况，与 X射线衍射法实验数据比较，得出在一定范围内两者误差很小。Stefanita C G等在理论模型基础上，分析弹性和塑性状况下 MBN信号的表现形式。Dhar A等把研究重点放在单轴晶体钢塑性形变时 MBN信号发生的相应变化，建立 MBN信号与塑性应变的对应关系。其结果表明，塑性变形初始时，MBN信号随着塑性应变的增加而增加。到达一定程度后，MBN信号反而随着塑性应变的增加而减少。在达到一个极点之后，MBN信号基本与塑性应变变化无关。Tiitto K等分别用 MBN法、X射线法和钻孔应力驰豫法对残余应力进行了检测，发现三者有很好的一致性。英国 Newcastle大学的研究人员在巴克豪森噪声用于对铁磁性材料硬度即淬火深度的检测方面做了大量的研究，发现 MBN信号包络线与材料的硬度具有较好的一致性。目前巴克豪森效应研究的重点主要集中在残余应力测试、晶粒度测试、硬度检测、疲劳寿命预测及热处理缺陷检查等方面，而在利用 MBN技术测量残余应力方面，国内的学者设计了MBN检测传感器，建立了 MBN-应力关系曲线，对铁磁构件的残余应力测量做了大量的试验和工程应用，取得了一定的成功。国外的学者在研究 MBN技术测量残余应力方面处于绝对领先地位，不仅对测量原理进行了深入地探讨，而且把该项技术同工程实践相结合，开发了实用的应力测量设备。其研究主要有：（1）MBN-应力关系曲线的建立；（2）将 RMS和功率谱分析引入 MBN技术中，对 MBN信号强度进行定量分析；（3）从实际检测要求出发，建立各钢种对比试验图，为建立规范提供有效的科学数据，并在此基础上建立工程应用标准。巴克豪森效应是德国科学家巴克豪森（Barkhausen）教授于 1919年发现的一种铁磁材料具有的物理特性。他发现在铁磁体内可诱发出可测噪声信号。
其机理表述如下：铁磁材料在外部交变磁场作用下，磁畴壁突然进行不可逆的运动，经历某一自由行程后遇到不被磁化的夹杂、缺陷等，被钉扎而停止运动，在经历积蓄足够磁场能之后，又突然脱离钉扎物再次进行不可逆的运动迄至再次被钉扎。每一次被钉扎和突然脱离钉扎时，被安置在铁磁材料表面的探测线圈中就产生一次电脉冲，此即巴克豪森噪声。一般认为，MBN产生的主要机制是 1800磁畴壁不可逆位移所致。该现象随后于 20世纪逐渐发展成一种新型无损检测技术，即巴克豪森噪声方法（BarkhausenNoise Analysis Method）。近几年已开始应用于汽车、航空航天和冶金机械设备等制造业的在线检测。该测试方法的精确度、灵敏度和可靠性均比传统的无损探伤方法优越。该方法可实际应用到：（1）评估工件(如轴承零件，轧机轧辊等)表面及次表面残余应力量值，以提供在线生产控制其显微组织变化的能力；（2）评估工件显微组织状态；（3）检测工件表面缺陷（裂纹及磨削烧伤等），以提供工件制造过程的优化工艺参数。
2. 课题的研究状况及进展
国内科研工作者在利用巴克豪森噪声技术测量残余应力方面做了大量的工作。如华中科技大学的马咸尧等重点研究了钢铁件在平面应力状态下 MBN强度随磁化方向改变呈周期性变化的规律，提出了利用巴克豪森效应测量钢铁件应力的方法，并利用回归分析法求出了 08钢宽板试样拉伸时测量应力的经验公式。哈尔滨工程大学的祁欣等研究了两种构件在不同应力状态下产生的磁巴克豪森噪声的强度，得出在交变磁化场作用下，材料受力对 MBN频谱影响的规律，从时域和频域两方面来探讨磁 MBN波形信号变化的规律性。此后，他们在测量的基础上提出进一步分析应力和噪声关系的系统增益值法，在关系处理上取得一定成果。陈娟等在研究了巴克豪森效应产生机理后，制作了巴克豪森检测传感器，对铁磁材料实施内应力检测。
国内学者的研究归纳起来有两点：（1）直接利用 MBN-应力关系曲线测量应力；（2）利用MBN的第一峰值或第一谷值与应力之间的关系测量应力。
国外学者对巴克豪森效应也进行了深入的研究，并将其应用于应力及残余应力的无损检测。在理论方面，Chennupati Jagadish等研究发现 MBN在单向拉力的作用下，其放大波形信号的平方均根随着拉力而增加，随着压力而减小。应力的变化引起 MBN脉冲数量和脉冲高度分布的变化。他们对脉冲数量和高度进行了统计性分析，还对 MBN信号进行了功率谱分析。而 DurinG等的研究进一步把功率谱分析和统计分析相结合，以寻找应力和噪声之间的相互关系。Leszek B Magalas则把小波变换方式引入 MBN分析，与时域及快速傅里叶变换处理下的频域分析作对比，从而改善对噪声的处理方法。Gauthier J等的研究则把所测得的 MBN数据和盲孔法、X射线衍射法测得的数据一一对比，来进一步说明 Barkhausen测试在工程应用上的对比性和可用性。Lindgren M等在试板上取得应力加载、卸载和 MBN信号的对应关系。然后再测试实际应用板残余应力的 MBN信号情况，与 X射线衍射法实验数据比较，得出在一定范围内两者误差很小。Stefanita C G等在理论模型基础上，分析弹性和塑性状况下 MBN信号的表现形式。Dhar A等把研究重点放在单轴晶体钢塑性形变时 MBN信号发生的相应变化，建立 MBN信号与塑性应变的对应关系。其结果表明，塑性变形初始时，MBN信号随着塑性应变的增加而增加。到达一定程度后，MBN信号反而随着塑性应变的增加而减少。在达到一个极点之后，MBN信号基本与塑性应变变化无关。Tiitto K等分别用 MBN法、X射线法和钻孔应力驰豫法对残余应力进行了检测，发现三者有很好的一致性。英国 Newcastle大学的研究人员在巴克豪森噪声用于对铁磁性材料硬度即淬火深度的检测方面做了大量的研究，发现 MBN信号包络线与材料的硬度具有较好的一致性。目前巴克豪森效应研究的重点主要集中在残余应力测试、晶粒度测试、硬度检测、疲劳寿命预测及热处理缺陷检查等方面，而在利用 MBN技术测量残余应力方面，国内的学者设计了MBN检测传感器，建立了 MBN-应力关系曲线，对铁磁构件的残余应力测量做了大量的试验和工程应用，取得了一定的成功。国外的学者在研究 MBN技术测量残余应力方面处于绝对领先地位，不仅对测量原理进行了深入地探讨，而且把该项技术同工程实践相结合，开发了实用的应力测量设备。
其研究主要有：（1）MBN-应力关系曲线的建立；（2）将 RMS和功率谱分析引入 MBN技术中，对 MBN信号强度进行定量分析；（3）从实际检测要求出发，建立各钢种对比试验图，为建立规范提供有效的科学数据，并在此基础上建立工程应用标准。
3.参考文献
[1]王晓,刘辉,祁欣等.巴克豪森噪讯无缝线路应力检测仪的研制及应用[J].北京理工大学学报(自然科学版), 2010,37(3):123-126.
[2]张家栋,李强,王灵芝.利用巴克豪森效应测量转向架焊接构架残余应力[J].机车车辆工艺,2009,2:1-3.
