基于GMR的电磁无损检测研究

地下管线工程的无损检测方法研究地下管线在城市建设中起着至关重要的作用，包括供水管道、燃气管道、电力线路等。

然而，由于地下管线的埋深较大，造成了其检测和维修的困难。

为了避免破坏地面，无损检测方法应运而生。

一、电磁探测法电磁探测法是一种常见的无损检测方法，它利用地下管线电磁特性来进行探测。

这种方法适用于金属管道，通过测量管道周围的电场和磁场的变化来确定管道的位置和方向。

电磁探测法具有无接触、快速、准确的特点，但对于非金属管道效果较差。

二、激光扫描法激光扫描法是一种通过激光测距仪对地面进行扫描的方法。

激光束直接射向地面，当激光束碰到地下管线时，会发生反射，通过接收反射激光并计算时间差，可以确定管线的位置和深度。

激光扫描法具有高精度和高效率的特点，但对于不透光的介质无法使用。

三、超声波检测法超声波检测法是一种通过声波在地下传播来确定管线位置的方法。

声波在不同介质中的传播速度是不同的，通过测量声波传播时间可以计算出管线的深度和位置。

超声波检测法适用于各种介质，同时可以测量管道的厚度和损伤程度，是一种比较全面的无损检测方法。

四、地质雷达法地质雷达法是一种通过发送和接收雷达信号来检测地下介质变化的方法。

它利用雷达信号在地下反射和散射的特性来确定管线的位置和形状。

地质雷达法适用于各种地下管线，具有高分辨率和较大的探测深度，但对于复杂地质环境的适应性较差。

五、红外热像法红外热像法是一种通过检测地下管线散发的热红外辐射来确定管线位置的方法。

地下管线在运行过程中会产生热量，通过红外热像仪可以将热量转化为红外图像，从而确定管线的位置和状况。

红外热像法适用于各种介质和管线材料，且无需与管线直接接触，对管线的损伤较小。

六、综合使用方法实际应用中，综合使用多种无损检测方法可以提高定位和识别地下管线的准确性。

各种方法都有其局限性，综合使用可以弥补各方法之间的不足。

例如，在电磁探测法检测到管线位置后，可以使用超声波检测法进一步确定管道的深度和情况。

一普通涡流检测1原理涡流检测是以电磁感应为基础，通过测定被检工件内感生涡流的变化来无损地评定导电材料及其工件的某些性能，或发现其缺陷的无损检测方法。

当载有交变电流的试验线圈靠近导体试件时，由于线圈产生的交变磁场的作用感应出涡流，涡流的大小，相位及流动形式受到试件性能和有无缺陷的影响，而涡流产生的反作用又使线圈阻抗发生变化，因此，通过测定线圈阻抗的变化，就可以推断被检试件性能的变化及有无缺陷的结论。

2发展1涡流现象的发现己经有近二百年的历史。

奥斯特(Oersted、安培(Ampere ) ,法拉弟(Faraday、麦克斯韦(Maxwell)等世界著名科学家通过研究电磁作用实验，发现了电磁感应原理，建立了系统严密的电磁场理论，为涡流无损检测奠定了理论基础[l]。

1879年，体斯(Hughes)首先将涡流检测应用于实际一一判断不同的金属和合金，进行材质分选。

自1925年起，在美国有不少电磁感应和涡流检测仪获得专利权，其中，Karnz直接用涡流检测技术来测量管壁厚度;Farraw首次设计成功用于钢管探伤的涡流检测仪器。

但这些仪器都比较简单，通常采用60Hz , 110V的交流电路，使用常规仪表(如电压计、安培计、瓦特计等)，所以其工作灵敏度较低、重复性较差。

二战期间，多个工业部门的快速发展促进了涡流检测仪器的进步。

涡流检测仪器的信号发生器、放大器、显示和电源装置等部件的性能得到了很大改进，问世了一大批各种形式的涡流探伤仪器和钢铁材料分选装置，较多地应用于航空及军工企业部门。

当时尚未从理论和设备研制中找到抑制干扰因素的有效方法，所以，在以后很长一段时间内涡流检测技术发展缓慢。

直到1950年以后，以德国科学家福斯特(Foster)博士为代表提出了利用阻抗分析方法来鉴别涡流检测中各种影响因素的新见解，为涡流检测机理的分析和设备的研制提供了新的理论依据，极大地推动了涡流检测技术的发展。

福斯特也因此当之无愧地被称为“现代涡流检测之父”。

巨磁电阻效应及其应用【实验目的】1、 了解GMR 效应的原理2、 测量GMR 模拟传感器的磁电转换特性曲线3、 测量GMR 的磁阻特性曲线4、 用GMR 传感器测量电流5、 用GMR 梯度传感器测量齿轮的角位移，了解GMR 转速（速度）传感器的原理【实验原理】根据导电的微观机理，电子在导电时并不是沿电场直线前进，而是不断和晶格中的原子产生碰撞（又称散射），每次散射后电子都会改变运动方向，总的运动是电场对电子的定向加速与这种无规散射运动的叠加。

称电子在两次散射之间走过的平均路程为平均自由程，电子散射几率小，则平均自由程长，电阻率低。

电阻定律 R=ρl/S 中，把电阻率ρ视为常数，与材料的几何尺度无关，这是因为通常材料的几何尺度远大于电子的平均自由程（例如铜中电子的平均自由程约34nm ），可以忽略边界效应。

当材料的几何尺度小到纳米量级，只有几个原子的厚度时（例如，铜原子的直径约为0.3nm ），电子在边界上的散射几率大大增加，可以明显观察到厚度减小，电阻率增加的现象。

电子除携带电荷外，还具有自旋特性，自旋磁矩有平行或反平行于外磁场两种可能取向。

早在1936年，英国物理学家，诺贝尔奖获得者N.F.Mott 指出，在过渡金属中，自旋磁矩与材料的磁场方向平行的电子，所受散射几率远小于自旋磁矩与材料的磁场方向反平行的电子。

总电流是两类自旋电流之和;总电阻是两类自旋电流的并联电阻，这就是所谓的两电流模型。

在图2所示的多层膜结构中，无外磁场时，上下两层磁性材料是反平行（反铁磁）耦合的。

施加足够强的外磁场后，两层铁磁膜的方向都与外磁场方向一致，外磁场使两层铁磁膜从反平行耦合变成了平行耦合。

电流的方向在多数应用中是平行于膜面的。

无外磁场时顶层磁场方向顶层铁磁膜中间导电层 底层铁磁膜无外磁场时底层磁场方向图2 多层膜GMR 结构图图3是图2结构的某种GMR 材料的磁阻特性。

由图可见，随着外磁场增大，电阻逐渐减小，其间有一段线性区域。

无损检测技术的基本原理和方法无损检测技术是一种非侵入性测试方法，可以帮助人们检测材料和结构内部的缺陷或损伤，而无需破坏材料本身。

这种技术在许多领域中得到广泛应用，包括航空航天、能源、制造业等。

本文将介绍无损检测技术的基本原理和常用方法。

无损检测技术的基本原理是基于材料对电磁、声波或辐射的相互作用，通过分析相应的信号来判断材料的质量和完整性。

根据不同的物理原理，无损检测技术可以分为几种不同的方法。

首先，电磁无损检测是利用电磁波与材料相互作用的原理，在材料中产生反射或透射的信号，从而检测材料的缺陷。

电磁无损检测方法包括磁性粉检测、涡流检测和磁通检测。

磁性粉检测利用材料表面的磁场分布来检测表面和近表面的缺陷，常用于金属材料的检测。

涡流检测则通过在导体中产生涡流，并检测反射的电磁信号来判断材料的质量。

磁通检测是利用磁场分布的变化来检测材料内部的缺陷。

其次，声波无损检测是利用声波在材料中传播的特性来检测缺陷。

常用的声波无损检测方法包括超声波检测和声发射检测。

超声波检测利用材料中的声波传播速度和反射信号来检测材料的内部缺陷。

声发射检测则是通过监测材料中发生的微小声波信号来判断材料是否存在缺陷或损伤。

另外，辐射无损检测是利用辐射材料的特性来检测缺陷。

常用的辐射无损检测方法包括X射线检测和γ射线检测。

X射线检测通过向材料中发射X射线，并通过接收反射或透射的X射线信号来检测材料的缺陷。

γ射线检测则是利用γ射线与材料相互作用的原理来检测缺陷。

此外，还有一些其他的无损检测方法，如热红外检测和激光检测。

热红外检测利用红外辐射来检测材料中的热量分布和热传导性能，从而判断材料是否存在缺陷。

激光检测则是利用激光的特性来检测材料的缺陷。

无损检测技术的应用非常广泛，包括材料制造、航空航天、核能工业和地震监测等领域。

在材料制造过程中，无损检测可以帮助检测材料的质量，防止次品产品的出现。

在航空航天领域，无损检测可以检测飞机的结构完整性，确保飞行安全。

无损检测基于逆磁致伸缩效应的残余应力检测方法1 范围本文件规定了基于逆磁致伸缩效应的铁磁材料表面残余应力的电磁检测技术和方法。

本文件适用于起重机械、压力容器、压力管道等大型设备制造、安装、使用过程中的铁磁材料（例如焊缝、热影响区、母材）及其各种形式的结构件。

2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。

其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 12604.5 无损检测术语磁粉检测GB/T 20737 无损检测通用术语和定义3 术语和定义GB/T 12604.5和GB/T 20737界定的术语和定义适用于本文件。

4 符号和缩略语表1给出的符号和缩略语适用于本文件。

表1 符号和缩略语5 方法概要基于逆磁致伸缩效应的残余应力检测方法是指铁磁材料内部存在残余应力时，由于残余应力对磁畴运动行为的影响，导致相应位置处的磁场−磁化映射关系存在差异，进而引起该位置处磁特性（表现为磁导率或磁阻）的变化。

磁特性不同，检测到的磁通也不同，磁通变化会导致缠绕在传感器中检测线圈的感应电动势发生变化，感应电动势的变化可转换成电路中电压或者电流的变化。

因此，可将残余应力通过间接手段转化成可以测量的电压或者电流，间接计算被测铁磁材料的残余应力。

典型的检测方法原理见图1。

给励磁线圈加载正弦电压E，励磁电流I e产生的磁通Φ经励磁极、励磁极空气隙、被测铁磁材料、检测极空气隙和检测极后回到励磁极，构成闭合回路。

在该回路中，被测铁磁材料中存在残余应力时，所对应的磁阻发生变化，回路磁通量Φ也发生变化，进而引起检测线圈中感应电压或者电流发生改变，与该处的主应力差（σ1−σ2）存在一一对应关系。

通过调整二极传感器与X轴的角度进行测量，或者采用四极或九极传感器进行测量，可计算得到主应力差（σ1−σ2）的值和主方向角θ，进而计算得到主应力σ1和σ2。

基于巨磁电阻传感器的电功率测量作者：李昊阳来源：《中国科技纵横》2016年第22期【摘要】研究一种便携的巨磁电阻传感器对电功率的测量仪器。

利用巨磁电阻效应，通过直接测量传感器输出的差分电压，从而对线圈中通过的待测电流进行有效测量，负载电压采用直接测量法，并利用单片机和LCD实现对外电路电功率的测量与显示。

为使测量的灵敏度及线性区最大，综合考虑了外加磁场对传感器灵敏度的影响及巨磁电阻种类的影响。

实验结果表明多层膜巨磁电阻传感器能够较为准确地测量外电路的功率，线性区大，测量范围广，相比于各向异性巨磁电阻传感器更适用于功率计的制作。

最后对巨磁电阻传感器的应用前景进行展望并对实验中遇到的问题进行了分析。

【关键词】巨磁电阻电功率传感器1 实验原理、实验材料和实验方法1.1 实验原理1.1.1 电流的测量开环式GMR电流传感器通过直接测量长直导线上电流产生的磁场来测量电流。

电流方向与传感器的敏感轴方向正交，电流产生的磁场方向与敏感轴方向平行。

假设流经导线的电流为I，传感器距离导线的距离为d。

当电流变化时，磁场随之变化，GMR的电阻也发生变化，利用电桥结构将电阻的变化输出为一个电压信号。

由于GMR电阻和磁场之间具有线性变化规律，输出的电压正比于被测电流，从而实现电流信号的测量功能。

如图1所示。

巨磁电阻传感器采用惠斯登电桥结构，由四只相同的巨磁电阻组成，其中和受外磁场作用时电阻增大，而和电阻减小。

图2为电流传感器常用的电桥结构。

一般情况下，GMR电桥的输入电阻可视为恒定，输出信号正比于被测电流与电桥输入电压的乘积。

输入电压恒定时，GMR传感器为电流传感器。

因为变化的电流周围产生变化的磁场，当被测电流为I时，对应产生的磁场为B，巨磁电阻受到磁场作用电阻发生变化，平衡电桥结构被破坏，将电阻的变化输出为差分电压信号，若巨磁电阻工作在线性区，测得磁场B与电压信号呈线性关系，即B正比于。

GMR功率传感器的设计，如图3所示。

发电厂电磁无损检测的最新应用随着发电设备的不断推陈出新，对于电磁无损检测技术的需求也不断提高。

电磁无损检测技术能够帮助发电厂发现和排除设备中的缺陷，从而保证其正常运行。

本文将探讨发电厂电磁无损检测的最新应用。

发电厂电磁无损检测技术的基础电磁无损检测技术是一种非接触检测技术，通过检测电磁参数的变化来判断被测物体内部的缺陷情况。

在发电厂中，常用的电磁无损检测技术包括涡流检测、磁粉检测、超声波检测等。

涡流检测是通过电磁感应原理来检测被测材料中的缺陷。

被检测材料置于交流磁场中，当材料中存在缺陷时，交流磁场会在材料中引发涡流，从而改变磁场的分布，进而被检测器检测到。

磁粉检测则是通过将磁性粉末喷涂在被测物体上，当物体表面存在磁场时，磁粉会在缺陷处形成可见的磁粉堆积，从而帮助检测缺陷。

超声波检测则是利用超声波在物体中的传播特性，来检测物体内部的缺陷。

当被测物体存在缺陷时，超声波在缺陷处会发生反射和散射，从而被检测器检测到。

发电厂电磁无损检测技术的最新应用1. 发电机铁芯轴向缺陷检测发电机的铁芯是其关键组成部分之一，铁芯的损坏将严重影响发电机的正常运行。

传统的检测方法需要将发电机拆卸出来进行检测，不仅费时费力，而且成本高。

现在，涡流无损检测技术被成功应用于发电机铁芯轴向缺陷检测中，有效地解决了检测难题。

涡流检测技术能够帮助检测铁芯中的微小裂纹、孔洞等缺陷，从而在发电机运行之前及时排除问题。

采用这种检测技术，不仅可以提高检测效率，而且能够大幅降低检测成本。

2. 高温管道壳体缺陷检测在发电厂中，高温管道是重要的热传递设备，其壳体的稳定性对于发电厂的运行至关重要。

为了保证高温管道的可靠性和安全性，需要进行定期的壳体缺陷检测。

现在，超声波检测技术被广泛应用于高温管道壳体缺陷检测中。

与传统的探伤检测比较，超声波检测技术可以实现无损检测、高精度检测和自动化检测，从而大幅提高了检测效率和准确性。

3. 管线卡箍接头检测在发电厂和石油化工厂等工业领域中，管线的质量是非常关键的。

电磁无损检测原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊电磁无损检测原理。

这玩意儿啊，就像是给物体做了一次不疼不痒的“体检”。

你想啊，要是有个宝贝物件，咱总不能直接给它大卸八块来看看里面有没有啥毛病吧？那多心疼呀！这时候电磁无损检测就派上用场啦。

它就像是一双神奇的“眼睛”，可以透过物体的表面看到里面的情况呢。

通过电磁的力量，去感知物体内部的细微变化。

比如说，一个金属物件里面要是有个小裂缝或者小缺陷，这双“眼睛”就能敏锐地察觉到。

这和我们人找东西有点像呢。

有时候我们在一堆东西里找个小玩意儿，不也是靠眼睛到处看，凭感觉去判断嘛。

电磁无损检测也是这样，只不过它更厉害，能发现我们肉眼看不到的问题。

而且哦，这电磁无损检测应用可广泛啦！在工业领域，那可是大显身手呢。

那些大型的机器设备、管道啥的，都得靠它来保证安全运行呀。

要是没有它，万一哪天出个大毛病，那可不得了啦！就好像我们的身体，要是不定期去检查检查，谁知道会不会有啥隐藏的疾病呢。

再想想，要是飞机的零部件没有经过电磁无损检测，在天上飞着飞着出问题了，那多吓人呀！汽车的零部件也是一样呀，要是质量不过关，在路上跑着跑着出故障了，多危险呀！电磁无损检测还特别精准呢！它不会放过任何一个小小的问题。

这就好比是一个特别细心的侦探，一点点蛛丝马迹都能给找出来。

它能检测到材料的导电性、磁导率等各种特性的变化，从而判断出有没有问题。

咱平常生活中也能用到它呢！比如说家里的一些电器设备，要是能定期用电磁无损检测检查检查，是不是就能用得更放心啦？总之啊，电磁无损检测原理可真是个了不起的东西呀！它就像是一个默默守护我们安全的卫士，在我们看不到的地方发挥着重要的作用。

有了它，我们的生活才能更有保障，那些重要的设备和物件才能更好地为我们服务呀！你们说是不是呢？。