本发明涉及无损检测技术、轴承套圈检测，尤其涉及无损检测方法及其在轴承套圈硬度检测中的应用。
背景技术：
1、轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件，轴承套圈作为轴承的核心组成单元，承载着摩擦力、径向压力、轴向压力、复杂交变应力等，决定着轴承的使用寿命和性能。为进一步提高轴承的耐磨性、强度和使用寿命，一般是经过不同的热处理工艺来提高轴承套圈的硬度和强度，如渗碳、淬火、回火、再加热等。轴承套圈热处理后一般形成硬化层、过渡层和基体层的多层结构，而硬化层硬度即表现为轴承套圈的硬度。在热处理过程中，若硬度“太小”，则会造成材料“软”的问题，使得抗摩擦性能减弱，也易变形。若硬度“太大”，则又会造成材料“脆”的问题，使得承受冲击性能减弱，降低抗疲劳能力。由此可见，硬度是轴承套圈制造的重要技术指标，也是生产制造中严苛要求的技术参数。对轴承套圈硬度进行检测是控制轴承套圈制造质量的重要技术方法，也是分拣不合格热处理轴承套圈的重要技术手段。因此，对轴承套圈硬度进行检测评价就显得尤为重要。
2、在传统的轴承套圈硬度无损检测方法中，主要是通过校准方法对硬度值进行直接评价。但是，校准评价方法效率低、适用性局限、不易实现自动化。为提高硬度检测效率，并适用于在线硬度检测，当前急需一种高效、准确、适用性强的检测方法。涡流无损检测方法是保障轴承制造质量和在役运行安全的关键技术之一，已在电导率、硬度、缺陷检测中应用，被视为是一种有效可靠的硬度检测方法。发明人通过调研发现，在涡流法硬度检测中，铁磁性材料电导率参数是与硬度值对应相关的变量，两者之间有一定的对应关联性；而当前所披露的文献中，还少见有文献揭示关于如何构建参照数据库，形成精细化的数据映射模型方案来根据电导率等其他物理参数进行评估轴承套圈硬度的方案。基于此，研究人员将电导率参数作为对应变量，通过基于涡流检测方法对铁磁性材料的电导率进行检测，然后结合电导率与硬度值的映射关系模型进行评价铁磁性轴承套圈的硬度，该方案对轴承套圈的硬度无损检测具有积极的现实意义。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种实施可靠、应用灵活且数据参考性佳的无损检测方法及其在轴承套圈硬度检测中的应用。
2、为了实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案为：
3、一种无损检测方法，用于铁磁性材质工件的硬度检测，其包括：
4、s01、选取多个符合预设要求的基准工件，对其进行硬度检测和电导率检测，生成与基准工件一一对应的硬度数据和电导率数据，然后建立关于电导率和硬度的数据映射模型；
5、s02、在预设环境参数和预设检测参数下，通过脉冲涡流检测装置的探头对待检测的工件进行电导率检测，获得电导率数据；
6、s03、根据待检测工件的电导率数据，结合关于电导率和硬度的数据映射模型，确定待检测工件的硬度。
7、作为一种可能的实施方式，进一步，本方案s01中，所述基准工件为与待检测工件规格一致，且二者加工过程参数波动幅度小于10％。
8、作为一种可能的实施方式，进一步，本方案对基准工件进行检测时，还相应记录其检测时的环境参数和检测参数。
9、作为一种可能的实施方式，进一步，本方案s01中，通过线性回归、多项式回归、决策树、随机森林、支持向量机svm或神经网络建立关于电导率和硬度的数据映射模型。
10、作为一种较优的实施选择，优选的，本方案s01中，通过脉冲涡流检测装置对基准工件进行电导率数据检测，同时，还记录脉冲涡流检测装置检测基准工件时，涡流响应的振幅和相位。
11、作为一种较优的实施选择举例，优选的，本方案通过线性回归建立关于电导率和硬度的数据映射模型时，其包括如下公式：
12、
13、其中，σ为轴承套圈的电导率，a、分别为涡流响应的振幅和相位，a、b、c均为模型参数，其由多个基准工件对应的检测数据进行代入后求解确定；
14、关于轴承套圈的电导率与硬度之间的数据映射模型表示如下：
15、h＝f(σ)
16、其中，h是硬度，f(σ)为轴承套圈的电导率与硬度之间的映射函数模型。
17、除上述之外，本方案亦还可以通过其他形式，例如多项式回归、决策树、随机森林、支持向量机svm或神经网络等进行模型构建。
18、作为一种较优的实施选择，优选的，本方案s02中，所述预设环境参数包括温度和湿度，其与基准工件检测时的温度、湿度偏离小于5％。
19、作为一种较优的实施选择，优选的，本方案s02中，脉冲涡流检测装置在检测前，还经校准处理，其包括：
20、a01、初始化脉冲涡流检测装置，设定脉冲重复频率和脉冲宽度，以调整脉冲的能量和穿透深度；
21、a02、取一已知电导率的工件作为标准品，通过脉冲涡流检测装置对其进行检测，然后基于检测结果对脉冲涡流检测装置进行校准；
22、s03中，通过脉冲涡流检测装置的探头对待检测工件进行检测时，至少在待检测工件表面选取3个以上采样点，且同时对探头与待检测工件表面的接触情况进行监测记录。
23、作为一种较优的实施选择，优选的，本方案s03中，通过脉冲涡流检测装置的探头对待检测工件进行检测信号采集后，还对信号进行傅立叶变换以实现信号的时域信号分析和频域信号分析，以及采用滤波器以剔除信号中的高频噪声和非相关频率成分；
24、其中，脉冲涡流检测装置的探头所采集的信号经如下傅立叶公式进行处理：
25、
26、其中，x(f)为频域信号，x(t)为时域信号，f为信号的工作频率，j为虚数单位，t为时间变量；
27、所述滤波器采用低通滤波器，其公式如下：
28、
29、其中，h(f)为低通滤波器的频率响应函数，f为信号的工作频率，fc为信号的截止频率；
30、采用该低通滤波器后，频域信号可以表示为如下：
31、y(f)＝x(f)×h(f)
32、通过反傅立叶变换后，可以获得所采集信号的时域信号，其公式如下：
33、
34、y(t)为滤波后的时域信号，y(f)为滤波后的频域信号，f为信号的工作频率，j为虚数单位，t为时间变量。
35、作为一种较优的实施选择，优选的，本方案s03中，对检测的信号进行傅立叶变换以实现信号的时域信号分析和频域信号分析时，还对时域信号和频域信号进行差分和归一化处理，以消除磁导率对时域信号和频域信号的干扰，其包括：
36、(1)差分处理
37、计算相邻频率点或预设频率间隔的差值δx(f)，以弱化磁导率对信号的广泛影响，其公式如下：
38、δx(f)＝x(f)-x(f-δf)
39、其中，δf是预设频率间隔，x(f)为频域信号；
40、(2)归一化处理
41、对差分后的信号进行归一化，以便于比较不同样本或不同条件下的数据，其公式如下：
42、
43、其中，为经处理后的频域信号；
44、将处理后的频域信号进行反傅立叶变换，以获得经处理后的时域信号，其公式如下：
45、
46、其中，y(t)为经处理后的时域信号，为经处理后的频域信号，f为信号的工作频率，j为虚数单位，t为时间变量。
47、基于上述，本发明还提供一种脉冲涡流探头，其可适用于在脉冲涡流检测装置进行检测时，对探头与工件之间的提离情况进行监测，其应用于上述所述的检测方法，且装配于所述脉冲涡流检测装置上，所述探头包括：
48、第一外壳，为一端敞开的筒状结构，其内部设置有滑动腔；
49、第二外壳，为与第一外壳内部相适应的筒状结构，其滑动装配于滑动腔内，使所述第二外壳可沿第一外壳轴向滑动，所述第二外壳内设有安装腔；
50、激励线圈和接收线圈，均绕制成环形结构，其同轴固定在所述第二外壳的安装腔接近所述第一外壳敞开端的一侧，使所述第二外壳接近所述第一外壳敞开端的一侧设为探头的检测端；
51、接线模块，设置在安装腔内，其设有连接线缆，所述连接线缆穿出所述第二外壳的安装腔，且由所述第一外壳远离其敞开端的端部引出，其用于与脉冲涡流检测装置的主机连接，所述第一外壳对应所述连接线缆设有供其引出的穿线孔，所述激励线圈和接收线圈均通过导线与接线模块连接，由脉冲涡流检测装置的主机通过接线模块与激励线圈和接收线圈进行信号交互；
52、环形压力传感器，设置在第一外壳的滑动腔内，且固定在第一外壳远离其敞开端的一侧中部，所述环形压力传感器用于与所述脉冲涡流检测装置的主机连接，且用于反馈其所承受的压力；
53、第一弹簧，设置在所述第一外壳的滑动腔内，其一端与所述环形压力传感器相抵，其另一端与第一外壳远离其敞开端的端部固定连接；
54、其中，所述第一外壳的敞开端两侧设有向内延伸的限位块，所述限位块用于防止所述第二外壳从滑动腔内滑出，所述第二外壳对应所述限位块设有轮廓与限位块相适应的限位槽；
55、所述第一弹簧具有自然伸展的第一状态和处于压缩的第二状态，
56、第一状态时，所述第二外壳的限位槽与所述第一外壳上的限位块配合接触；
57、第二状态时，所述第二外壳沿远离第一外壳敞开端方向滑动，所述第一弹簧压缩。
58、作为一种较优的实施选择，优选的，本方案所述第一外壳的滑动腔内对应所述第一弹簧设有第一环形安装部，所述第二外壳远离第一外壳敞开端的一侧设有第二环形安装部，所述环形压力传感器设置在第一环形安装部内，所述第一弹簧的一端穿入到第一环形安装部内且与所述环形压力传感器相抵，所述第一弹簧的另一端穿入到第二环形安装部内。
59、作为一种较优的实施选择，优选的，本方案所述第一壳体一侧还设有用于限制所述第二壳体在滑动腔内滑动的锁止机构，所述锁止机构包括：
60、第一连接套，为一端敞开的筒状壳体结构，其穿置在所述第一壳体的中部一侧，所述第一壳体对应所述第一连接套设有安装通槽，所述第一连接套的敞开端朝向所述第一壳体外，所述第一连接套远离其敞开端的一侧与所述第一壳体内壁之间形成有预留空间；
61、约束块，设置在所述预留空间内；
62、连接杆，一端与所述约束块接近所述第一连接套的侧面中部固定连接，另一端可滑动地穿过所述第一连接套且延伸至所述第一壳体外；
63、按压块，与所述连接杆的另一端固定连接；
64、第二弹簧，其套设在所述连接杆穿入到第一连接套的筒状壳体结构的部分，且与第一壳体的筒状壳体结构底部相抵，其另一端与所述按压块相抵，所述第二弹簧与按压块具有相互配合的按压状态和初始状态，
65、初始状态时，所述第二弹簧推动所述按压块突出所述第一壳体，所述约束块受连接杆拉动而缩入到所述预留空间内，使所述第二壳体在第一壳体的滑动腔内滑动不受锁止机构约束；
66、按压状态时，所述按压块受力而压入所述安装通槽内，所述连接杆推动所述约束块向所述第一壳体内突出，使所述第一弹簧在第一状态时，所述第二外壳的限位槽与所述第一外壳上的限位块配合接触被锁定，令第二外壳相对所述第一外壳固定。
67、基于上述，本发明还提供一种轴承套圈硬度检测方法，其包括上述所述的无损检测方法，所述基准工件和待检测工件均为铁磁材质支撑的轴承套圈，所述轴承套圈硬度检测方法，其中，s02中，通过工装夹具将作为待检测工件的轴承套圈以预设姿态进行夹持，然后将脉冲涡流检测装置的探头置于轴承套圈的其中一检测区域，令探头与待检测区域相对；
68、当完成一待检测区域的检测后，移动脉冲涡流检测装置的探头或移动轴承套圈，令探头与另一检测区域相对，以此完成轴承套圈上所有待检测区域的检测。
69、作为一种较优的实施选择，优选的，本方案所获得的电导率数据包括轴承套圈上每个检测区域对应的电导率数据和/或所有检测区域对应获得的电导率数据的均值。
70、基于上述，本发明还提供一种轴承套圈硬度检测系统，其包括：
71、模型构建单元，用于选取多个符合预设要求的基准工件，对其进行硬度检测和电导率检测，生成与基准工件一一对应的硬度数据和电导率数据，然后建立关于电导率和硬度的数据映射模型；
72、数据库，用于存储关于电导率和硬度的数据映射模型；
73、脉冲涡流检测装置，用于对待检测的轴承套圈进行电导率检测，其具有探头且，所述脉冲涡流检测装置在预设环境参数和预设检测参数下，通过探头对待检测的轴承套圈进行电导率检测，获得电导率数据；
74、数据处理单元，用于根据待检测工件的电导率数据，结合关于电导率和硬度的数据映射模型，确定待检测工件的硬度。
75、基于上述，本发明还提供一种计算机可读的存储介质，所述的存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述的至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行实现如上述所述的无损检测方法，或加载并执行实现如上述所述的轴承套圈硬度检测方法。
76、采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比，其具有的有益效果为：本方案巧妙性提出了建立铁磁性工件的电导率和硬度的数据映射模型的方案，在选取多个基准工件通过数学方法拟合出适用于电导率、硬度关系的数据映射的模型后，在工艺、规格相近的待检测工件(例如轴承套圈)需要进行硬度检测时，只需通过脉冲涡流检测装置在预设环境参数、检测参数下检测其电导率后，通过电导率结合数据映射模型即可推测出其对应的硬度值，本方案中，还进一步提出了一种适用于轴承套圈涡流检测的探头结构，其能够方便监测探头与轴承套圈表面的基础情况，以避免因为提离变化而导致数据采集时，发生异常而难以排查的问题，本方案不仅实施可靠，且应用场景灵活，其能够大大方便铁磁性工件的硬度检测效率和便利性。
1.一种无损检测方法，用于铁磁性材质工件的硬度检测，其特征在于，其包括：
2.如权利要求1所述的无损检测方法，其特征在于，s01中，所述基准工件为与待检测工件规格一致，且二者加工过程参数波动幅度小于10％；
3.如权利要求2所述的无损检测方法，其特征在于，s01中，通过脉冲涡流检测装置对基准工件进行电导率数据检测，同时，还记录脉冲涡流检测装置检测基准工件时，涡流响应的振幅和相位；
4.如权利要求1至3之一所述的无损检测方法，其特征在于，s03中，通过脉冲涡流检测装置的探头对待检测工件进行检测信号采集后，还对信号进行傅立叶变换以实现信号的时域信号分析和频域信号分析，以及采用滤波器以剔除信号中的高频噪声和非相关频率成分；
5.如权利要求4所述的无损检测方法，其特征在于，s03中，对检测的信号进行傅立叶变换以实现信号的时域信号分析和频域信号分析时，还对时域信号和频域信号进行差分和归一化处理，以消除磁导率对时域信号和频域信号的干扰，其包括：
6.一种脉冲涡流探头，其特征在于，其应用于权利要求3至5之一所述的检测方法，且装配于所述脉冲涡流检测装置上，所述探头包括：
7.如权利要求6所述的脉冲涡流探头，其特征在于，所述第一外壳的滑动腔内对应所述第一弹簧设有第一环形安装部，所述第二外壳远离第一外壳敞开端的一侧设有第二环形安装部，所述环形压力传感器设置在第一环形安装部内，所述第一弹簧的一端穿入到第一环形安装部内且与所述环形压力传感器相抵，所述第一弹簧的另一端穿入到第二环形安装部内；
8.一种轴承套圈硬度检测方法，其特征在于，其包括如权利要求4至6之一所述的无损检测方法，所述基准工件和待检测工件均为铁磁材质支撑的轴承套圈，所述轴承套圈硬度检测方法，其中，s02中，通过工装夹具将作为待检测工件的轴承套圈以预设姿态进行夹持，然后将脉冲涡流检测装置的探头置于轴承套圈的其中一检测区域，令探头与待检测区域相对；
9.轴承套圈硬度检测系统，其特征在于：其包括：
10.一种计算机可读的存储介质，其特征在于：所述的存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述的至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行实现如权利要求1至5之一所述的无损检测方法，或加载并执行实现如权利要求8所述的轴承套圈硬度检测方法。
