磁粉探伤机直流磁化电流示值误差的校准方法

计 量 、测试 与校 准 霍尔 电流 传感 器 的 比例 系数 ，Ａ Ｖ。 ／
３ ２ 校 准方法 ．
・ ９ ４・
为磁粉探伤机直流磁化 电流 的测量元件 ，再配以数字
电压表 及其 他配 套 设 备 可 以对 它 的周 向直 流 磁 化 电流 的示值误 差 进行 现场 整 体 校 准 。霍 尔 电流 传 感 器 可 以 检 测 直流 电流 ，测 量范 围 ０～１００Ａ。它 综合 了分 流 ００ 器 的所 有优 点 ，并 且 有 瞬态 测 试 能 力 ，具 有 良好 的 线 性 度 ，能 隔 离 主 电 流 回 路 与 电 子 控 制 电 路 的 电检 测
流磁化 电流 的输 出范 围是 ０—１００Ａ，为 了降低 分 流 ００
器非线 性对 校 准结 果 的影 响 ，就 必 须 要 采 用 不 同量 程 的分流器 ，携 带 的标 准 器 具 种 类 比较 繁 多 ，而 且 在 校
准过程 中需 要更 换 标 准 器 并 重 新 接 线 ，使 得 校 准 工 作
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ａ ｔ ｏ ｈ ｔ ａ ｅ ｕ ｅ ｏ ｃ ｌ ｒ ｔ ｈ ｄ ｃ ｔ ｎ ｅｒ ｒｏ ｉ ｕ ｅ ｅ ｔａ ｇ ｅｉｉ ｇｄ ｒ ｃ ｕ ｒ ｎ ｕ ｐ ｔ ｄ ｂ ｅ ｅｒ ｎ — ｍｅｈ ｄ ｔ ａ ｎ ｂ ｓ ｄ ｔ ａ ｉ ａｅ ｔ ｅ ｉ ｉａｉ ｒｏ ｆｃｒ ｍｆｒ ｎ ｉ ｍａ ｎ ｔｚ ｉ ｔ ｒｅ ｔ ｔ ｕ ｔ ｙ ｐ ｎ ｔ ｔ ｎ ｃ ｂ ｎ ｏ ｃ ｌ ｎ ｅ ｃ ｏ ｅ ａ ｉ ｓ ｅ ｔ ｎ ｅ ｕ ｐ ｎ ｆｍａ ｎ ｔ ｏ ｄ ｒｗｉ ｌ ｃ ｒｅ ｔｓ ｎ ｏ ｓｉ ｔ ｄ ｃ ｄ １ ｌ ｏ ｒ ｓ ｏ ｎ ｅ ｔｉ ｔ ｎ ｃ ｌ ｒｔ ｇｃ ｒｕ ｅｅ ｔａ ｍａ ｎ ｔ ｉ ｇ ｐ ｅｉ ｑ ｉｍｅ ｔ ｇ ｅ ｉ ｐ ｗ ｅ ｔ Ｈａｌ ｕ ｒ ｎ ｅ ｓ ｒ ｒ ｕ ｅ ． ’ ｓ ｕ ｃ ｆｕ ｃ ｒ ｎｙ ｉ ａｉ ａｉ ｉｃ ｍ ｒ ｎ ｉ ｇ ｅｉ ｎ ｏ ｏ ｃ ｈ ｉ ｎ ｏ ｝ ｅ ａ ｂ ｎ ｆ ｌ ｚ ｄ ｒ ｃ ｕ ｒ ｎ ｓ ｇ ｔｉ ｔ ｏ ａ ｅ ｎ ａ ａｙ ｅ ． ｔＣ ｅ ｃ ｎ ｌ ｄ ｄ ｏ ｔ ｈ ｔ ｈ ｓｍｅ ｈ ｄ ｃ ｎ ｂ ｔ ｉｅ ｏ ｃ ｉ ｒｔ ｉ ｕ ｅ ｅ ｔ ｌ ｇ ｅｉ ｉｅ ｔ ｒ ｔ ｉ ｓｍｅｈ ｄ ｈ ｓｂ ｅ ｎ ｚ ｄ Ｉ ａ ｂ ｏ ｃｕ ｅ ｕ ａ ｉ ｔ ｏ ａ ｅ ｕ ｉ ｚ ｄ ｔ ａ ｂ ａｅ ｃｒ ｍｆ ｒ ｎｉ ｃ ｅ ｕ ｎ ｈ ｌ ｎ ｔ ｔ ｌ ｌ ｃ ａ ｍａ ｎ ｔ — ｚｎ ｉ ｃ ｕ ｒｎ ｆｐ ｎ ｔ ｎ ｎ ｐ ｃ ｉｎ ｅ ｕｐ ｎ ｆｍａ ｎ ｔ ｗｄ ｒｆｒｆｃｏ ｅ ． ｉｇ ｄ ｒ ｔ ｒ ｔ ｅｒ ｔｉ ｓ ｅ ｔ ｑ ｉ ｍｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉ ｐ ｅ ｃ ｅ ｏ ｏ ａ ｏ ｃｏ ｅ ａ ｔ ｒ ｓ ｏ ｉ Ｋｅ ｒ ｓ：Ｈａｌｃ ｒｅ ｔｓ ｎ ｏ ；ｐ ｎ ｔ ｎ ｎ ｐ ｃｉ ｎ ｅ ｕ ｐ ｎ ｆｍａ ｅｉ ｏ ｄ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ｌ ｕ ｒ ｎ ｅ ｓ ｒ ｅ ｅｒ ｔｉ ｓ ｅ ｔ ｑ ｉｍｅ ｔ ｇ ｔ ｐ ｗ ｅ ；ｍａ ｅ ｉ ｎ ｉ ｃ ｕ ｒ ｎ ； ｉ ｄｃ ｔ ｎ ｅ ｏ ａ ｏ ｏ ｎ ｃ ｎ ｇ ｔ ｉ ｇ ｄ ｒ ｔ ｒｅ ｔ ｎ ｉａｉ ｒ ｒ ｚ ｅ ｃ ｏ
元件。
按 图 １ 好 线 并 使 其都 处 于工 作 状 态 。 调 节磁 粉 接 探伤 机 的调流装 置 ，在 某校准 点 ，记 录数 字 电压 表 的读 数 ，此 为 被校 磁 粉 探 伤 机 直 流 磁 化 电流 示 值 按 式 （ ）计算 出磁粉 探伤机此 时输 出的直流磁 化 电流值 ，重 １ 复测量 ３次 ，取 其 平 均 值 即作 为 实 际 值 Ｉ；按 式 （ ） ｏ ２ 计算 出磁粉探伤机直 流磁化 电流 的示 值相对误差 。
３ 利用霍 尔电流传 感器校 准
３ １ 校准 原理 ．
器输出的电压信号 ；②要具有 Ｈ Ｌ Ｏ Ｄ保持功能 。将数
字 电压 表设 置 成 Ｈ Ｌ Ｏ Ｄ状 态 ，可 以使 采 集 到 的 电压 值
如 图 １ 示 ，将 标 准铜 棒 从 电流 传 感 器 线 圈 中 间 所 穿过 后通过 磁 粉探 伤 机 的夹 持 装 置 将 铜棒 夹持 在 首 极 板 与尾极 板 之 间 ，再按 图 １接 上供 电 电源 、数 字 电压 表 等配套设 备 。
磁粉探 伤 机 是 按磁 化 原 理 设 计 制 造 而成 的 ，符 合
器校 准法对 磁 粉 探 伤 机进 行 现 场 校 准 。第 一 种 方法 仅
Ｊ／ ８９ １９ 磁粉探伤机》标准。主要 由磁化电 Ｂ Ｔ ２０— ９８《 源控 制 系统 及 显 示 系 统 、夹 持装 置 、磁 悬 液 喷 洒 及 回
保持 ２Ｓ 左右 ，使校准者来得及读数。
４ 校准装置的测量不确定 度分析
４ １ 测量 不确定 度 主要来 源分析 ．
由式 （ ） 可知 ，引入 校准装 置不 确定 度 的来 源有 １ 电流传 感 器变换 电流 时 比例 系 数 的 误 差 引入 的不 确 定 度 （ 和用 数 字 电压 表 测 量 电压 时 引 入 的不 确 定 度 Ｋ） 分量 ／ ） ／ ， ，按 式 （ ） 给 出 的 数 学 模 型 可 计 算 灵 敏 （ １

ｕ（）Ｉ＝√（ （ ）Ｋ ＋（ （ ／ ） ｒ ，／ ＭＫ／ ） ｕ ） ＋ ｅ 。
误差 为 ±１ ％ 。 ０
２ 示值误差校准的新旧方法比较
大多数 工厂 的磁 粉 探 伤 机 直 流磁 化 电流 示 值 误 差
的校 准采取 两 种 方法 ，一 种是 直 接 卸下 该 设 备 的 电流
表 ，在 实验 室 用标 准 源校 准 ；另 一 种 是 采 用 标 准 分 流
１ 磁 粉 探 伤 机 的工 作 原 理及 构 成
・
４ ８・
计量 、测试 与校 准
２１ 第３ ０ ２年 ２卷 第 ４期
磁 粉 探 伤 机 直 流 磁 化 电流 示 值 误 差 的 校 准 方 法
伍 平 英 ，洪 国祥
（ 中航 工业金城 南京机 电液压 工程研 究 中心 ，江 苏 南京 ２ １０ ） １ １２
摘
要 ： 介 绍 了利 用 霍 尔 电 流 传 感 器 校 准 磁 粉 探 伤 机 直 流 磁 化 电 流 示 值 误 差 的 方 法 ， 并 对 采 用 该 方 法 校 准 磁
系数
Ｍ／Ｏ ＝ Ｖ． Ｉ Ｋ Ｏ ／ＯＶ ＝ Ｋ
考虑 到校 准装 置 的测 量 重 复 性 引 起 的相 对 不 确 定
图 １ 磁粉探伤机校准原 理框 图
度分 量
示 为
，则 输 出量 的相 对 合 成 标 准 不 确 定 度 可 表
本套 磁粉 探 伤 机 校 准 装 置 （ 下 简 称 校 准 装 置 ） 以 由电流 传感 器 、数 字 电压 表 、电 源及 铜 棒 组 成 ，其 中
比较繁琐 ，不适合现场校准。所 以这两种方法都不是
最好 的方 法 。
作者简 介 ：伍 平英 （ ９０一） １７ ，女 ，工 程 师 ，从 事 电磁计 量 工 作 ，研究方 向为大 电流输 出设备的校准与测试。
针对磁粉探伤机可输 出直流 电流、电流输 出范 围
计 测 技 术 宽 、持续 时 问 短 的特 点 ，我们 选 用 霍 尔 电流 传 感 器作
作性。 ３ ３ 校 准 中需要 注意 的问题 ．
由于磁 粉探伤 机输 出直 流 电流 的持 续 时 间 比较 短 ， 最 长不 超过 １ｓ ，最短不 少 于 ０５Ｓ ． ，因此数 字 电压表 的 选 取有 两点要 求 ：① 数 字 电 压表 的采 样 速 率 设 置 要 合 适 ，否则 数 字 电压 表 根 本 就无 法 捕 捉 到 霍 尔 电流 传感
进 行磁粉 探伤 时建 立 合 适 的磁 场 ，使 得 被 探 伤 的 零 件
可 以被磁 化 。其磁 化 强 度 由磁 粉 探 伤 机 磁 化 电源 输 出
的直流 电流决 定 ，Ｊ／ ８９ Ｂ Ｔ ２０—１９ 《 粉 探 伤 机 》 标 ９８ 磁 准 规定磁 粉探 伤机 直 流 磁 化 电流 对 其 示 值 的最 大 相 对
。％
采 用霍 尔 电流 传 感 器 作 为 主 标 准 器 ，因 其 本 身 体 积 小 ，重量 轻 ，所 以便 于 现 场 校 准 ，而 且 校 准 前 将 其 及 配套设 备 和 被 校磁 粉 探 伤 机 连 接 好 后 ，即可 一 次 完 成对磁 粉探 伤 机 直 流磁 化 电 流示 值 误 差 的校 准 ，校 准 过程 中不需 更 换 标 准器 ，优 化 了 整个 校 准工 作 的可 操
Ｐｅ ｔ ａ ｎｓ ｃ ｉ ｎ ｎｅ ｒ ｎｔＩ ｐｅ ｔｏ Ｅｑｕ ｐｍ ｅ ｔｏｆＭ ａｇ ｅ ｉ ｗ ｄ ｒ ｉ ｎ ｎ ｔｃ Ｐｏ ｅ
Ｗ Ｕ ｎｇ ｉ ｇ ． ＨＯＮＧ Ｐｉ ｙ ｎ Ｇｕｏ ａ ｘｉ ｎｇ
（ ａｊ ｇＥ ｇ ｅｒ ｇＩｓｔ ｅｏ ｉ ｒｆＳｓ ｍ ｉｃｅｇ Ａ Ｉ Ｎ ｎ ｎ １ ２，Ｃ ｉａ Ｎ ｎｉ ｎｉ ｅ ｎ ｔｕ ｆ ｒ ａ ｙｔ ｓ ｎ ｈｎ ， Ｖ Ｃ， ａｊ ｇ２ ０ ｎ ｎ ｉ ｎ ｉｔ Ａ ｃ ｔ ｅ Ｊ ｉ １ １ ｈｎ ）
中 图 分 类 号 ：Ｔ ３ ． ； Ｔ ２ ２ １ Ｍ９ ３ １ Ｐ １ ． ３ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１ ７ ６ ４—５ ９ （ ０ ２ ０ ７ ５ ２ １ ） ４—０ ４ ０ ８—０ ３
Ｃａ ｉ ｒ ｔｏ Ｍ ｅ ｈ ｆｔ ｅ Ｉ ｉ ａ ｉ ｎ ｒ ｒ ｏ ａｇ ｅ ｉ ｉ ｒ ｃ ｒ ｅ ｆ ｌｂ ａ ｉ ｎ ｔ ｏｄ ｏ ｈ ｎｄ ｃ ｔｏ Ｅｒ ｏ ｆＭ ｎ ｔｚｎｇ Ｄｉ ｅ ｔ Ｃｕ ｒ ｎｔｏ
收系 统 、检 验测 定 台等 其 他 配 套 设 备 组 成 。其 中磁 化 电源 是 该设 备 的核 心部 件 ，可 输 出直 流 电流 ，用 于在
收 稿 日期 ：２ １ ０ ０ ；收 修 改 稿 日期 ：２ １ ０ ２ ０ ２— ３— ７ ０ ２— ５— １
仅只校准了电流表，并没有对磁 粉探 伤机 电流进行整 体校 准 ；第 二 种 方法 虽然 可 行 ，但 由 于磁 粉 探 伤 机 直
粉 探 伤 机 直 流 磁 化 电流 示 值 时 引 起 的 不 确 定 度 来 源 进 行 分 析 ， 得 出 可 以用 该 方 法 对 工 厂 用 磁 粉 探 伤 机 的 直 流 磁 化
电流进行 校准 。
关 键 词 ： 霍 尔 电 流 传 感 器 ； 磁 粉 探 伤 机 ；直 流 磁 化 电流 ； 示值 误 差
０ 引言
磁 粉探伤 机 可用 于检测铁 磁 性零 件 的 裂纹 、焊 缝 、 铸件 、锻件 等 表 面 缺 陷 ，它 又是 一 种 可 输 出大 电流 的 装 置 ，输 出电流 最 高 可 达 １００Ａ ，输 出磁 化 电流 持 ０ ０ 续 时 间在 ０５—１Ｓ 右 。 由于其 输 出电 流大 ，持 续 时 ． 左 间短 ，对 磁粉 探 伤输 出周 向直 流 磁 化 电 流示 值 误 差 的 校准 方法 和输 出值 的读 取 就 显得 比较 困难 。我 们 通 过 多年 的实践 经 验 ，摸 索 出 了一 套 磁粉 探 伤 机 直 流 磁 化 电流示 值误 差 的校准 方法 。