激励幅值对巴克豪森噪声信号的影响研究文献综述

 2021-11-08 10:11

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1.1研究背景、目的及意义 a)研究背景 随着我国高速铁路的建设进人一个快速发展的阶段,行车密度、载重量和行车速度的不断提高,加速了铁轨的损伤。

而且我国铁路情况很复杂,线路运行状况较差,超期服役的钢轨数量大,钢轨损伤率高,因损伤造成的钢轨断裂的情况经常发生,直接对行车安全造成威胁网。

研究表明,虽然钢轨损伤类型多样,但其早期形成都源于局部应力过大,所以钢轨应力状态的检测对于高速铁路轨道的安全保障具有重大意义。

巴克豪森效应指出,由磁畴组成的铁磁性材料施加交变磁场作用,磁畴会沿外磁场作用方向发生90或180反转或使磁畴壁移动,这种磁畴变化过程使材料内部产生一系列突变的、阶跃式的脉冲信号。

研究表明,这些脉冲信号与被测区域的应力场、塑变、晶粒取向及各种微观结构的不均匀性等微观因素有关闭,因此,对巴克豪森噪声进行分析,能够获得材料表面和内部的微观状态和应力信息。

目前常用于描述巴克豪森信号的时域特征值主要有信号均值、均方根、振铃数、峰值、峰值时间和峰宽比,研究不同激励参数对巴克豪森应力检测信号的影响,对于选择合适的激励源和特征值评价被测材料的微观结构和应力状态,提高检测灵敏度很有必要。

残余应力作为铁磁性材料的重要指标,是对铁磁性材料进行质量评估的标准,现今用于评估铁磁性材料的残余应力的常用 NDT 方法有:X 射线法、电阻应变片法、金属磁记忆法(Metal Magnetic Memory,MMM)和巴克豪森噪声法(Magnetic Barkhausen Noise,MBN)等。

下面根据课题研究,着重讲解一下巴克豪森噪声法(Magnetic Barkhausen Noise,MBN)。

当铁磁性材料受到外力,铁磁性材料内部将受到应力作用或处于应变状态,应力或应变状态的变化将会引起材料的磁导率或磁阻的改变,磁路中磁阻的变化将引起磁通的变化,传感器上拾取巴克豪森噪声将反映出这种变化,通过做实验进行标定,可以拟合应力与噪声之间存在的某种关系,因此巴克豪森噪声法也成为一种新的铁磁性材料的应力无损检测方法,并逐渐在铁轨、管道、和轴承等设备的残余应力检测中得到一定的应用。

根据 MBN 产生的机理,MBN检测技术不仅能够检测应力大小,还可以检测铁磁材料的疲劳寿命,剥离和细小裂纹等微观组织结构。

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