專利名稱：便攜式智能金屬電導(dǎo)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種金屬電導(dǎo)率檢測設(shè)備，尤其涉及一種便攜式智能金屬電導(dǎo)儀。
背景技術(shù)：
金屬電導(dǎo)儀是一種用來測量金屬電導(dǎo)率的設(shè)備，可以用于測量和分析有色金屬材料及其合金的電導(dǎo)率值(如測量銀、銅、鋁、鎂、鈦、奧氏體等及其合金的電導(dǎo)率值)，其檢測原理為把通有高頻交流激勵的電感傳感器探頭貼近所測金屬，由電感傳感器探頭檢測線圈建立交變磁場，該交變磁場通過所測金屬，并與之發(fā)生電磁感應(yīng)作用，在所測金屬內(nèi)建立渦流。所測金屬中的渦流也會產(chǎn)生自己的磁場，渦流磁場的作用也會改變原磁場的強(qiáng)弱，進(jìn)而電感傳感器探頭檢測線圈阻抗產(chǎn)生變化。因此當(dāng)所測金屬表面或近表面出現(xiàn)缺陷或測量的金屬材料不同時，將影響到渦流的強(qiáng)度和分布，渦流的變化又引起了電感傳感器探頭檢測線圈阻抗的變化，根據(jù)這一變化，就可以間接地知道所測金屬內(nèi)缺陷的存在及金屬材料的種類及性能是否有變化。傳統(tǒng)的金屬電導(dǎo)儀體積較大，不方便攜帶，而且抗干擾能力弱，受溫度及環(huán)境的影響大，因此測量結(jié)果不夠理想。此外，傳統(tǒng)的金屬電導(dǎo)儀采用指針式儀表顯示，讀取數(shù)據(jù)非常麻煩，而且不具備數(shù)據(jù)的保存和PC通訊功能。目前，市面上的金屬電導(dǎo)率檢測設(shè)備一般都需要標(biāo)準(zhǔn)試塊調(diào)零，這使得操作復(fù)雜，而且標(biāo)準(zhǔn)試塊老化后使得測量不準(zhǔn)。而且設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本偏高。中國專利ZL94208460. 8提供了一種智能電導(dǎo)儀，由模擬測量電路單元和數(shù)字電路單元組成。模擬測量電路中的電導(dǎo)測量電路包括測量電極、方波發(fā)生器、量程自動切換電路、電容補償電路、電流一電壓轉(zhuǎn)換電路和整流輸出電路。該儀表具有量程自動切換、高精度大范圍分布電容補償、數(shù)字式溫度補償?shù)葍?yōu)點。該儀表功能強(qiáng)，操作方便，儀表精度保證在每一個量程范圍內(nèi)為I%，同時具有上下限報警信號輸出?？蓮V泛用于化工、醫(yī)藥、電力、冶金等生產(chǎn)過程的水處理行業(yè)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種抗干擾能力強(qiáng)，可手持?jǐn)y帶，數(shù)字式溫度補償，數(shù)據(jù)由IXD顯示器，可保存數(shù)據(jù)并可與PC進(jìn)行通訊，不用標(biāo)準(zhǔn)試塊調(diào)零，操作方便，成本低，可用于識別和查驗合金、查驗熱處理狀態(tài)、檢測材料等級、金屬分選等的便攜式智能金屬電導(dǎo)儀。本實用新型設(shè)有信號提取模塊，信號處理模塊，微處理器模塊及電源管理模塊；信號提取模塊包括高頻正弦信號發(fā)生器、電壓跟隨器和差動交流電橋電路；高頻正弦信號發(fā)生器可調(diào)頻率和幅值，高頻正弦信號發(fā)生器接電壓跟隨器，用以提高高頻正弦信號的帶負(fù)載能力，電壓跟隨器的信號出來后分兩路提供激勵源一路接差動交流電橋電路，另一路接信號處理模塊中的相敏檢波電路，使得調(diào)制與解調(diào)過程有相同頻率的激勵源，差動交流電橋的一個橋臂采用電感傳感器探頭；信號處理模塊包括相敏檢波電路、四階低通濾波電路和A/D轉(zhuǎn)換電路；相敏檢波電路輸出端接四階低通濾波電路輸入端，四階低通濾波電路輸出端接A/D轉(zhuǎn)換電路輸入端，A/D轉(zhuǎn)換電路輸入端接微處理器模塊中的微處理器信號輸入端；微處理器模塊包括微處理器、IXD顯示器、存儲器、PC通訊和溫度測量補償電路；電源管理模塊包括鋰電池供電和電源轉(zhuǎn)換電路；微處理器控制信號輸出端分別接LCD顯示器、存儲器、PC通訊和溫度測量補償電路；微處理器控制LCD顯示器，可將顯示數(shù)據(jù)保存于存儲器中，并可將存儲器數(shù)據(jù)讀到IXD顯示器，微處理器控制PC通訊，將存儲于存儲器中的測量數(shù)據(jù)發(fā)送到PC上，溫度測量補償電路提取溫度，微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)補償； 電源管理模塊包括鋰電池和電源轉(zhuǎn)換電路，鋰電池接電源轉(zhuǎn)換電路輸入端，電源轉(zhuǎn)換電路輸出端分別接信號提取模塊、信號處理模塊和微處理器模塊。鋰電池可直接充電，電源轉(zhuǎn)換電路提供各模塊穩(wěn)定的電源。所述信號提取模塊、信號處理模塊、微處理器模塊及電源管理模塊集成于同一塊電路板上。與現(xiàn)有的金屬電導(dǎo)儀相比，本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點I)抗干擾能力強(qiáng)。2)不需要標(biāo)準(zhǔn)試塊調(diào)零。3)手持?jǐn)y帶方便，操作簡單。

圖1為本實用新型實施例的原理框圖。圖2為本實用新型實施例的信號提取模塊的電路原理圖。圖3為本實用新型實施例的信號處理模塊的電路原理圖。圖4為本實用新型實施例的微處理器模塊的電路原理圖。圖5為本實用新型實施例的電源管理模塊的電路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的說明。參見圖1，本實用新型實施例主要由高頻正弦信號發(fā)生器1、電壓跟隨器2、交流電橋3、差動放大電路4、相敏檢波電路5、四階低通濾波電路6、A\D轉(zhuǎn)換電路7、微處理器8、IXD顯示器9、存儲器10、PC通訊11、溫度測量補償電路12以及鋰電池供電和電源轉(zhuǎn)換電路13組成。其中，高頻正弦信號發(fā)生器1、電壓跟隨器2、差動交流電橋電路(包括交流電橋3和差動放大電路4)組成了信號提取模塊；相敏檢波電路、四階低通濾波電路和A/D轉(zhuǎn)換電路組成了信號處理模塊；微處理器、LCD顯示器、存儲器、PC通訊和溫度測量補償電路組成了微處理器模塊；鋰電池供電和電源轉(zhuǎn)換電路組成了電源管理模塊。高頻正弦信號發(fā)生器I接電壓跟隨器2，信號出來后分兩路提供激勵源一路接交流電橋3和差動放大電路4 ;另一路接相敏檢波電路5。相敏檢波電路5接四階低通濾波電路6，再與所述A/D轉(zhuǎn)換電路7連接，A/D轉(zhuǎn)換電路7數(shù)字信號輸出端接微處理器8信號輸入端，微處理器8信號控制端分別接IXD顯示器9、存儲器10、PC通訊11和溫度測量補償電路12。鋰電池供電和電源轉(zhuǎn)換電路13為所述信號提取模塊、信號處理模塊和微處理器模塊的供給電源。所述的信號提取模塊、信號處理模塊、微處理器模塊及電源管理模塊集成于同一塊電路板上。參見圖2和圖1，所述信號提取模塊的高頻正弦信號發(fā)生器I可調(diào)頻率和幅值，高頻正弦信號發(fā)生器I接電壓跟隨器2，信號出來后分兩路提供激勵源一路接由交流電橋3與差動放大電路4構(gòu)成的差動交流電橋電路；另一路接所述相敏檢波電路5,使得調(diào)制與解調(diào)過程有相同頻率的激勵源。電感傳感器探頭LI作為差動交流電橋的一個橋臂。調(diào)節(jié)精密可變電阻RW3調(diào)節(jié)正弦信號的輸出頻率至60kHz，調(diào)節(jié)精密可變電阻RW2使輸出幅值至
1.5V左右。U2 (XR2206)的管腳2為正弦輸出信號，接一個由高速放大器U4 (LF353)構(gòu)成的電壓跟隨器2，用以提高高頻正弦信號的帶負(fù)載能力。電壓跟隨器接雙電源。交流電橋3與差動放大電路4構(gòu)成的差動交流電橋電路由3K的電阻Rl1、5K的精密可調(diào)電阻RWl、2個330 μ H的電感LI和L2組成。參見圖3和圖1，所述信號處理模塊的相敏檢波電路5接四階低通濾波電路6，再與A/D轉(zhuǎn)換電路7連接，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后送入微處理器8相應(yīng)的輸入端口。相敏檢波電路5由LF353及相應(yīng)外圍電路組成，LF353的管腳2處接信號提取模塊中的高頻正弦信號，使得調(diào)制與解調(diào)過程有相同頻率的激勵源。四階低通濾波電路6由LF353及相應(yīng)外圍電路組成，其截止頻率為1Κ，增益為3。參見圖4和圖1，所述微處理器模塊的微處理器8控制IXD顯示器9、存儲器10、PC通訊11、溫度測量補償電路12。微處理器控制IXD顯示器，可將顯示數(shù)據(jù)保存于存儲器中，并可將存儲器數(shù)據(jù)讀到LCD顯示器。微處理器控制PC通訊，將存儲于存儲器中的測量數(shù)據(jù)發(fā)送到PC上。溫度測量補償電路提取溫度，微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)補償。經(jīng)低通濾波器后得到的電壓信號經(jīng)過AD轉(zhuǎn)化后存儲在微處理器中。溫度補償電路12由數(shù)字溫度計組成，讀、寫和完成溫度變換所需的電源由數(shù)據(jù)線本身提供。經(jīng)過溫度補償后的電導(dǎo)率值通過LCD顯示器出來。存儲的數(shù)據(jù)通過串口連接到PC機(jī)，用串口助手接收。參見圖5和圖1，所述電源管理模塊的鋰電池供電和電源轉(zhuǎn)換電路13用于給所述信號提取模塊，信號處理模塊和微處理器模塊供電。鋰電池可直接充電，電源轉(zhuǎn)換電路提供各模塊穩(wěn)定的電源。電源用鋰電池供電，二極管1N4148防止電源反接。用三個TL431和外圍電路分別得到穩(wěn)定的12V、8V、5V的電源。TL431的I腳和3腳間接一個電容，減小電源噪聲。ICL7660S負(fù)電源芯片得到-8V電源。
權(quán)利要求1.便攜式智能金屬電導(dǎo)儀，其特征在于設(shè)有信號提取模塊，信號處理模塊，微處理器模塊及電源管理模塊；信號提取模塊包括高頻正弦信號發(fā)生器、電壓跟隨器和差動交流電橋電路；高頻正弦信號發(fā)生器可調(diào)頻率和幅值，高頻正弦信號發(fā)生器接電壓跟隨器，用以提高高頻正弦信號的帶負(fù)載能力，電壓跟隨器的信號出來后分兩路提供激勵源一路接差動交流電橋電路，另一路接信號處理模塊中的相敏檢波電路，使得調(diào)制與解調(diào)過程有相同頻率的激勵源，差動交流電橋的一個橋臂采用電感傳感器探頭；信號處理模塊包括相敏檢波電路、四階低通濾波電路和A/D轉(zhuǎn)換電路；相敏檢波電路輸出端接四階低通濾波電路輸入端，四階低通濾波電路輸出端接A/D轉(zhuǎn)換電路輸入端，A/D 轉(zhuǎn)換電路輸入端接微處理器模塊中的微處理器信號輸入端；微處理器模塊包括微處理器、IXD顯示器、存儲器、PC通訊和溫度測量補償電路；電源管理模塊包括鋰電池供電和電源轉(zhuǎn)換電路；微處理器控制信號輸出端分別接LCD顯示器、 存儲器、PC通訊和溫度測量補償電路；微處理器控制LCD顯示器，可將顯示數(shù)據(jù)保存于存儲器中，并可將存儲器數(shù)據(jù)讀到LCD顯示器，微處理器控制PC通訊，將存儲于存儲器中的測量數(shù)據(jù)發(fā)送到PC上，溫度測量補償電路提取溫度數(shù)據(jù)，由微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)補償；電源管理模塊包括鋰電池和電源轉(zhuǎn)換電路，鋰電池接電源轉(zhuǎn)換電路輸入端，電源轉(zhuǎn)換電路輸出端分別接信號提取模塊、信號處理模塊和微處理器模塊。鋰電池可直接充電，電源轉(zhuǎn)換電路提供各模塊穩(wěn)定的電源。
2.如權(quán)利要求1所述的便攜式智能金屬電導(dǎo)儀，其特征在于所述信號提取模塊、信號處理模塊、微處理器模塊及電源管理模塊集成于同一塊電路板上。
專利摘要便攜式智能金屬電導(dǎo)儀，涉及一種金屬電導(dǎo)率檢測設(shè)備，用于識別和查驗合金、查驗熱處理狀態(tài)、檢測材料等級、金屬分選等。設(shè)有信號提取模塊、信號處理模塊、微處理器模塊及電源管理模塊。其中，信號提取模塊包括60KHz高頻正弦信號發(fā)生器、電壓跟隨器和差動交流電橋電路；信號處理模塊包括相敏檢波電路、四階低通濾波電路和A/D轉(zhuǎn)換電路；微處理器模塊包括微處理器、LCD顯示器、存儲器、PC通訊和溫度測量補償電路；電源管理模塊包括鋰電池供電和電源轉(zhuǎn)換電路。具有抗干擾能力強(qiáng)，數(shù)字式溫度補償，不需要標(biāo)準(zhǔn)試塊調(diào)零，手持?jǐn)y帶方便，操作簡單等優(yōu)點。
文檔編號G01R27/02GK202837401SQ201220420600
公開日2013年3月27日 申請日期2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月22日
發(fā)明者李春梅, 沈冬萍, 黃金力 申請人:廈門大學(xué)