基于微磁量子原理穿透诊断无损探伤自主新方案投入应用（一）
社会生产和生活领域时有安全事故发生。诸如钢轨损伤造成列车脱轨、棒材和管材破损造成物料流失、钢丝绳断裂造成电梯和塔吊坠落、桥梁悬索和拉索断裂造成桥梁垮塌等事故，都是由钢结构件疲劳损伤和缺陷引起。
经常性检测钢结构件的疲劳损伤和缺陷十分重要。长期以来，探伤从肉眼观察、触碰摸排探伤，发展到电学、光学探伤，再发展到磁学探伤，即借助现代物理学、化学、地球物理学原理逐渐实现科学化、精确化探伤。然而，我国的高端无损探伤技术和设备依靠进口的局面长期没有改变。当前，发达国家还对我国进行技术封锁、禁运。自主研发、生产新型高精度无损探伤仪十分必要和紧迫。
GC-TS413钢轨探伤仪
传统无损探伤原理及缺陷
传统无损探伤技术包括X射线、γ射线、超声波、磁粉、涡流、渗透(荧光、着色)等，各自存在自身缺陷。
x射线探伤和γ射线探伤原理是利用x射线、γ射线或其他高能射线穿透金属材料，由于材料对射线的吸收和散射作用不同，使胶片感光不一样，在底片上形成黑度不同的影像，据此来判断材料内部缺陷情况。射线探伤要求工作表面平滑，且高度依赖检验人员经验，只能辨别缺陷种类、无法直观体现缺陷形态。而且射线辐射会严重威胁操作人员的身体健康。
超声波探伤原理是在均匀的材料中，缺陷的存在造成材料的不连续，从而造成声阻抗的不一致。根据反射定理，超声波在两种不同声阻抗的介质交界面上会形成反射，反射波的能量大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关。超声波无法探测应力集中部位，另外缺陷的尺寸小于波长时，超声波将绕过缺陷而不能反射。
磁粉探伤原理是利用工件缺陷处的漏磁场与磁粉的相互作用。铁磁性材料制品缺陷处磁导率与正常部位磁导率存在差异，磁化后这些材料不连续处的磁场将发生畸变，磁通泄漏处工件表面产生了漏磁场，从而吸附磁粉形成缺陷处的磁粉堆积——磁痕，在适当的光照条件下，可显现出缺陷位置和形状。磁粉探伤需要磁化，操作程序过于复杂。
涡流探伤利用电磁感应原理，用激磁线圈使导电构件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的变化量，从而获得构件缺陷的有关信息。涡流探伤需要检测线圈激磁。
渗透探伤是利用毛细现象检查材料表面缺陷的一种无损检验方法，包括渗透、清洗、显象和检查四个基本步骤，但不适用于结构疏松的粉末冶金零件及其他多孔性材料探伤。
基于微磁量子原理穿透诊断无损探伤新方案原理及优势
基于微磁量子原理穿透诊断无损探伤新方案以微磁基础传感器为核心技术研发。微磁基础传感器是一种利用微磁量子巨磁阻抗效应和轴向采集原理工作的矢量传感器。
其中，微磁量子巨磁阻抗效应指敏感材料在较高频率电流的激励下，其敏感材料的磁量子阻抗随外界磁场的变化而显著变化的现象，简称S-GMI（Quantum-Giant Magneto-impedance）效应。通常利用巨磁阻抗变化率来表征敏感材料的GMI 效应程度。其中一种巨磁阻抗变化率的定义公式如下：
式中：
Z(H) 为外磁场下的阻抗；Z(0) 为不加外磁场时的阻抗。
另外，轴向采集原理是指通过特殊设计的磁敏探头元件，使得传感器在磁敏感材料轴向上响应最大的磁场信号。从而微磁基础传感器可以通过三轴正交设计，实现对空间三维磁场的精确测量。
以微磁基础传感器为核心技术研发的基于微磁量子原理穿透诊断无损探伤新方案的优势是：不需要专门的磁化装置，不会破坏缺陷漏磁信号原有特征，利于缺陷类型、等级的识别和诊断；不需要对表面进行清洁处理，即使被测物表面有附着物，也不会影响测试；不需要采用耦合技术；可快速、准确检测出缺陷和应力集中部位，并可根据其检测出的漏磁特征识别和诊断缺陷类型和等级；既可检测出已有缺陷，亦可通过检测其内应力变化预测未来将会发生的缺陷。
基于微磁量子原理穿透诊断无损探伤新方案对金属损伤进行诊断和预测，其基于金属物质衰减的基本事实，即所有物质都在进行氧化，产生衰减。金属材料内部本身存在氧气，其与金属材料产生氧化反应；同时在外力作用下，氧气含量可能增加，这加速了金属内部的氧化作用。因此，分子结构产生裂变，形成内部空隙、损伤和断裂等。基于微磁量子原理穿透诊断无损探伤新方案利用基于微磁量子巨磁阻抗效应和轴向采集原理工作的矢量传感器，可以穿透金属材料检测缺陷或损伤，并预测损伤趋势。
基于微磁量子原理穿透诊断无损探伤新方案属于国内自主设计，打破国外技术封锁，采用超高灵敏度GMI磁传感器检测钢轨、钢丝绳、悬索/斜拉索、钢管、钢棒、钢板等金属结构材料因疲劳产生的裂纹、因磨损产生的断丝、因氧化产生的锈蚀、孔洞或因形变产生的内应力变化，其精度高（1nT）、速度快（10m/s)、体积小(20mm´10mm´5mm)、重量轻(10g)、功耗低(200mW)，完全被动式测量，不会破坏损伤的漏磁特征，对Φ16mm（6´19）规格钢丝绳可精确识别1根断丝，其诸多优点必将取代采用励磁、使用霍尔元件的探伤仪，以及一些采用图像识别技术和X射线测量方法的探伤产品，其在提升、吊装、牵引、输送、系泊设备方面应用极其广泛。
钢轨损伤造成的安全事故时有发生
钢轨在长期荷载、气候因素影响以及内部衰减的机理方面原因，会出现损伤。如果不能及时、精准检测其损伤并修复，就极有可能造成列车脱轨等安全事故，造成生命财产的重大损失。
2016年，台湾东线一列车疑因天热高温导致钢轨变形，造成6辆车厢出轨事故。同年，铁路贵阳南站、凯里工务段管内，沪昆上行贵定至高坪铺间发生钢轨折断事故。2020年，83884次货物列车39个车厢脱轨颠覆，事故原因为轨道偏差未及时检测和整修，曲线钢轨存在磨耗伤损，列车通过时钢轨折断。
要避免列车因钢轨损伤而发生重大安全事故，需要精准高效的钢轨无损探伤技术设备。鉴于传统钢轨无损探伤技术设备存在精准度、应用环境等方面限制，迫切需要研发新型更高精度、更高效率、更便捷的钢轨无损探伤技术设备。
国创智能钢轨探伤仪全方位诊断钢轨轨顶和轮缘内外部缺陷
国创智能高精度微磁基础传感器是一种基于微磁量子巨磁阻抗效应和具有轴向采集原理工作的传感器。国创智能研发的基于微磁量子原理穿透诊断无损探伤新方案以高精度微磁基础传感器为核心，可以应用于诸多领域。例如，国创智能系列无损探伤仪包括钢轨探伤仪、钢丝绳探伤仪、钢管和钢棒探伤仪、输送带探伤仪、刮板运输机探伤仪等。
在钢轨无损探伤领域，国创智能GC-TS413钢轨探伤仪主要用于钢轨无损探伤、磨耗、压溃、压陷(或凹陷)测量、几何尺寸检测，均可实时在线监测、上传网络提供远程服务。产品实现无损探伤技术设备国产化突破性进展。
国创智能GC-TS413钢轨探伤仪是由磁记忆检测单元、激光检测单元构成，其核心是采用磁记忆方法实时检测钢轨磨耗、压溃、压陷(或凹陷)、断裂等缺陷，同时，还可以配套加装激光线光源和图像传感器，对钢轨及其缺陷尺寸进行精密测量。其主体结构安装于可在钢轨上移动的测量小车。
其中在磁记忆检测单元中，分别在轨顶对称位置布置4个磁探伤探头，能够全方位对钢轨轨顶和轮缘内外部缺陷进行诊断。在激光图像检测单元，使用激光线光源在钢轨表面产生一条投影光线，使用高分辨率摄像头基于光学三角测量法原理测量投影光线上任一点的高度变化，能够精确地测量钢轨及其轮缘磨损程度，磨耗、压溃、压陷(或凹陷)大小，同时还可抓拍缺陷图像。
国创智能作为一家集科研、生产于一体的高技术企业，从事微磁基础传感器自主研发及生产，不断进行科技创新，致力于微磁基础传感器及相关技术设备国产化。以国创智能高精度微磁基础传感器为核心技术研发，基于微磁量子原理穿透诊断无损探伤新方案可用于金属无损探伤（铁轨、桥梁、管道等）；另外，以国创智能高精度微磁基础传感器为核心研发的其他系统和仪器可以应用于地磁定位导航、地震前兆监测、航道管理、应力监测、生物医疗、水下搜救等数十个行业领域，保障生产和生活领域安全，并助力经济社会发展。
