我國是全球最大的鐵氧體生產國，該材料被大量地應用于電子制造業以降低電子設備的電磁干擾［1-2]。鐵氧體裂紋缺陷對產品性能有嚴重影響［3]，而現有檢測方法步驟繁瑣，難以滿足產量突飛猛進現狀下的快速檢測需求，市場急需一種準確高效的鐵氧體裂紋檢測方法。
鐵氧體材料裂紋檢測的傳統方法主要有聽音法和滲透法，兩者都依賴于人工，準確率低且檢測速度慢［4.5]�；诔跏即艑实娜毕輽z測方法是一種非接觸式的檢測方法，近年來因無需退磁、對工件表面要求低等優點在檢測領域得到廣泛應用。日本和歐美等國家基于初始磁導率值與鋼材硬度成反比的原理實現了帶鋼硬度在線自動測定。［6-8]哈爾濱理工大學萬國慶團隊依據初始磁導率與缺陷的對應關系實現了對鋼材的表面裂紋、內部裂紋、折迭、疏松、氣孔夾雜等方面的檢測［9-11]。然而以上的研究對象皆為大尺寸規則鋼材，未見對小尺寸、窄初始磁化區的鐵氧體材料檢測研究。
本文將基于初始磁導率的裂紋檢測方法運用于鐵氧體裂紋檢測中，針對鐵氧體工件小且不規則、初始磁化區較窄、原有模型不適用等情況，對檢測原理進行改進，優化了檢測模型，在微小激勵下對輸出響應的進行提取，實現了準確、有效的鐵氧體裂紋缺陷檢測。
1基于初始磁導率的裂紋檢測原理
磁導率是鐵氧體材料的重要屬性，裂紋的存在會改變鐵氧體的磁導率［12]，檢測鐵氧體工件的磁導率變化可判斷工件是否存在缺陷。
1．1檢測模型
通過構建磁回路和施加磁場激勵，將備檢鐵氧體材料的磁阻變化反應在電壓輸出上，實現對鐵氧體裂紋的檢測。如圖1所示，模型的主體部分為一探頭，距離被測件有一定高度，與兩極之間的被測件部分構成磁回路。
1．2檢測工況設計
鐵氧體材料的磁導率不是一個常數［13]，在不同激勵作用下呈現不同磁阻，因而磁阻與裂紋不能保持固定對應關系，進而不能準確檢測出材料裂紋。鐵氧體磁化曲線如圖2所示。
由圖2可見，鐵氧體的磁化曲線呈現S型，磁阻和磁導率都有大范圍的變化幅度［14]。裂紋檢測需要磁導率保持不變，可見僅在激勵處于初始階段區域，即圖2中日值處于0～a。點范圍內時，磁化曲線近似為一條直線，磁導率固定，磁阻為常數，才能滿足要求。該區域被稱為初始磁化區［15]。
2鐵氧體缺陷檢測系統優化
鑒于鐵氧體缺陷檢測存在弱激勵、高靈敏度的要求，對檢測系統加以改進。
2．1差動式傳感器分析
圖1所示的2極檢測探頭易受干擾，尤其在激勵為微小信號情形下，檢測信號更容易被噪聲掩蓋，對其改進為圖3所示的差動檢測模式。
由于兩磁路所處檢測條件相同，兩者的干擾屬于共模干擾，可以相互抵消，式(5)的輸出信號將不包含干擾信號，信噪比大幅提升，裂紋信號可以突顯出來。
2．2傳感器優化
式(5)所得到的僅為差動探頭輸出的交流信號，為方便檢測，將其經后續放大、整流等過程，得到最終的直流電壓輸出
3實驗與數據分析
3．1實驗工況
在密閉室內環境下進行系統測試實驗，實驗期間溫度24．1 °C～26．5 °c，濕度為45％～60％，使用安捷倫33250A作為信號源，泰克TDS2024B示波器作為信號檢測裝置，設備精度分別為±1％，設置值±1 mVpp和±3％DC垂直精確度［19]。實驗使用不同探頭對同一試件進行檢測，實驗對象為缺陷參數已知的鐵氧體試塊，如圖4所示。
試件為160 mmx40 mmx40 mm的鐵氧體，上面有加工好的細槽，其中槽1深1 mm；槽2深2 mm；槽3深3 mm，槽寬均為0．5 mm。
試驗以探頭極數、磁芯初始磁導率、長度、截面積為研究對象，實驗探頭如表1所示。
3．2實驗數據與分析
分別使用表1中各個探頭對圖4所示試驗試塊進行掃描檢測，以線圈峰值電壓為輸出量，實驗結果如表2所示。
通過對實驗結果的分析可得，對于探頭極數、磁芯初始磁導率、磁芯截面積都對靈敏度有較大影響，各因素變化時指標的變化規律如圖5所示。
由圖5可見，當傳感器探頭極數由2極變為3極時，輸出的信號幅值變大，靈敏度變高，如圖5(a)；當磁芯材料由鐵換為硅鋼，再換為坡莫合金時，磁芯的初始磁導率越來越大，輸出電壓也越來越大，靈敏度增高，如圖5(b)；當磁芯截面積增大和磁芯長度減小時，輸出電壓增大，靈敏度升高，如圖5(c)、圖5(d)。
綜上所述，差式探頭有效屏蔽外界干擾，探頭磁芯材料初始磁導率越大、截面積越大，檢測靈敏度越高。按照正交設計的思想把這三個因素的最好水平組合起來就得到一個好的檢測條件。
4結論
針對鐵氧體工件的準確高效的檢測需求，提出了基于初始磁導率的鐵氧體缺陷檢測方法。對檢測模型和傳感器進行改進和優化，使之能夠滿足小尺寸、窄初始磁化區的鐵氧體檢測要求，比對實驗結果表明：①基于初始磁導率的缺陷檢測方法能夠完成鐵氧體裂紋的檢測；②差動式結構的傳感器可有效屏蔽干擾，靈敏度更高；③探頭磁芯材料初始磁導率越大、截面積越大，長度越短檢測靈敏度越高。
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