一種電橋式渦流檢測(cè)結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)檢測(cè)方法，具體涉及一種電橋式渦流檢測(cè)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 渦流檢測(cè)是近年來(lái)發(fā)展較快的一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、非接觸測(cè)量、靈 敏度高、頻率響應(yīng)特性好、不受油污影響等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于金屬構(gòu)件缺陷檢測(cè)。長(zhǎng)期以來(lái)， 檢測(cè)靈敏度和檢測(cè)深度一直是常規(guī)渦流檢測(cè)應(yīng)用中需要進(jìn)行權(quán)衡取舍的問題，如以方波等 鶯復(fù)脈沖代替正弦交變信號(hào)進(jìn)行激勵(lì)，則檢出的脈沖渦流響應(yīng)信號(hào)中必然包含有被測(cè)工件 表面、近表面和表層一定深度范圍內(nèi)的質(zhì)量信息，這較好地解決了常規(guī)渦流不能兼顧檢測(cè) 靈敏度和檢測(cè)深度的矛盾，金屬表面缺陷檢測(cè)中需要采集大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析運(yùn)算，實(shí)時(shí) 性要求高，數(shù)據(jù)采集與處理任務(wù)繁重，且要求系統(tǒng)具有友好的人機(jī)交互功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種電橋式渦流檢測(cè)結(jié)構(gòu)，所述系統(tǒng)對(duì)微 弱信號(hào)的捕獲與放大具有本質(zhì)的改善，有利于實(shí)現(xiàn)渦流在線檢測(cè)。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種電橋式渦流檢測(cè)結(jié)構(gòu)，包括脈沖渦流檢測(cè)硬件電路、 PXi總線系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集與儀器控制軟件，所述脈沖渦流檢測(cè)硬件電路包括計(jì)算機(jī)、渦 流檢測(cè)電路、數(shù)據(jù)采集卡以及傳感器；所述渦流檢測(cè)電路包含激勵(lì)源、交流電橋、前置放大、 平衡、可調(diào)增益放大、相敏檢波和濾波模塊；所述PXi總線系統(tǒng)包括機(jī)箱，控制器，數(shù)據(jù)采集 卡；在所述渦流檢測(cè)電路中，激勵(lì)源為設(shè)置在被測(cè)導(dǎo)體上部的激勵(lì)線圈，當(dāng)激勵(lì)線圈通以高 頻電流1時(shí)，其周圍產(chǎn)生一交變磁場(chǎng)％:，被測(cè)導(dǎo)體靠近激勵(lì)線圈時(shí)，導(dǎo)體中將產(chǎn)生與此磁 場(chǎng)相交鏈的電渦流卷，所述電渦流將產(chǎn)生一交變磁場(chǎng)〃2來(lái)阻礙與.的變化，高頻電流Λ的 關(guān)系式滿足：
式中，，為線圈不與導(dǎo)體耦合時(shí)線圈的損耗電阻；卷為線圈空載狀態(tài)時(shí)線圈的電感； .為電潤(rùn)流的電阻;為為電潤(rùn)流的電感，A為空載的感抗；為電潤(rùn)流的感抗；fjf為 耦合電抗，媒為感抗因子，其與電渦流的感抗的平方鄭正比，普為電阻響應(yīng)函數(shù)，與損耗電 阻與電渦流的電阻的平方和成反比。
[0005] 本發(fā)明具有如下有益效果： 1)本發(fā)明系統(tǒng)電路對(duì)微弱信號(hào)的捕獲與放大具有本質(zhì)的改善，有利于實(shí)現(xiàn)渦流在線檢 測(cè)。
[0006] 2)本發(fā)明能夠檢出微小的缺陷，具有較好的量化檢測(cè)能力，較高的穩(wěn)定性和可重 復(fù)性。
【具體實(shí)施方式】
[0007] 在本發(fā)明算法中，所述計(jì)算機(jī)通過(guò)串口向單片機(jī)傳送檢測(cè)參數(shù)，傳感器輸出信號(hào) 經(jīng)過(guò)所述渦流檢測(cè)電路處理后，通過(guò)所述數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)入計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，通過(guò)所述數(shù)據(jù) 采集與儀器控制軟件對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析、處理，最終在計(jì)算機(jī)屏幕上將檢測(cè)結(jié)果顯示出來(lái)。
[0008] 本發(fā)明包括脈沖渦流檢測(cè)硬件電路、PXi總線系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集與通訊系統(tǒng)軟件。
[0009] 所述脈沖渦流檢測(cè)硬件電路主要包括計(jì)算機(jī)、渦流檢測(cè)電路、數(shù)據(jù)采集卡以及傳 感器。所述渦流檢測(cè)電路包含了激勵(lì)源、交流電橋、前置放大、平衡、可調(diào)增益放大、相敏檢 波和濾波模塊。所述激勵(lì)源是整個(gè)渦流檢測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分，本發(fā)明中采用單片機(jī)和 DDS芯片設(shè)計(jì)了具有兩路輸出的信號(hào)源.兩路輸出之間的相位差固定為100'輸出頻率范 圍為0~6 MHz.其中一路信號(hào)經(jīng)過(guò)功率放大后用于激勵(lì)交流電橋，另一路信號(hào)作為平衡和 相敏檢波時(shí)的參考信號(hào)。所述交流電橋在檢測(cè)線圈輸出信號(hào)時(shí)讓固定分量線圈的感應(yīng)電壓 在電路中自動(dòng)平衡抵消，僅僅保留并輸出電壓變化量，這樣能滿足放大器動(dòng)態(tài)范圍的要求， 不失真地把電壓變化量放大到所需要的程度。
[0010] 所述前置放大電路采用差動(dòng)放大器進(jìn)行放大，以便于后續(xù)電路的處理。
[0011] 所述相敏檢波采用模擬乘法器。所述濾波濾掉高頻分量，得到的低頻分量。所述低 頻分量中包含了被檢信號(hào)的幅值信息。及包含了被檢信號(hào)的相位信息。所述PXi總線系統(tǒng) 包括機(jī)箱，控制器，數(shù)據(jù)采集采集卡。機(jī)箱采用PXI - 1042,控制器采用PXI - 8106。數(shù)據(jù) 采集卡采用NI公司的PXI-6115,4通道，單通道采樣頻率為10MHz，輸入范圍為±0. 2~ ±42V，電壓分辨率為12位。水平和垂直相位信號(hào)分別通過(guò)通道0和1進(jìn)入計(jì)算機(jī)。
[0012] 所述數(shù)據(jù)采集與儀器控制軟件采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件LabVIEW9. 0 編寫，提供了與遵從PXI協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通信的全部功能，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)儀器編程和 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件模擬，在所述渦流檢測(cè)電路中，激勵(lì)源為設(shè)置在被測(cè)導(dǎo)體上部的激勵(lì)線 圈，當(dāng)激勵(lì)線圈通以高頻電流_時(shí)，其周圍產(chǎn)生一交變磁場(chǎng)我:，被測(cè)導(dǎo)體靠近激勵(lì)線圈時(shí)， 導(dǎo)體中將產(chǎn)生與此磁場(chǎng)相交鏈的電渦流本，所述電渦流將產(chǎn)生一交變磁場(chǎng)JfiT j來(lái)阻礙 的變化，高頻電流4的關(guān)系式滿足：
式中，，為線圈不與導(dǎo)體耦合時(shí)線圈的損耗電阻；^為線圈空載狀態(tài)時(shí)線圈的電感； 冬:.為電潤(rùn)流的電阻;為為電潤(rùn)流的電感，為S?載的感抗；為電潤(rùn)流的感抗；:??:.為 耦合電抗，歡為感抗因子，其與電渦流的感抗的平方鄭正比，4為電阻響應(yīng)函數(shù)，與損耗電 阻與電渦流的電阻的平方和成反比。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電橋式渦流檢測(cè)結(jié)構(gòu)，包括脈沖渦流檢測(cè)硬件電路、PXi總線系統(tǒng)以及數(shù)據(jù) 采集與儀器控制軟件，所述脈沖渦流檢測(cè)硬件電路包括計(jì)算機(jī)、渦流檢測(cè)電路、數(shù)據(jù)采集 卡以及傳感器；所述渦流檢測(cè)電路包含激勵(lì)源、交流電橋、前置放大、平衡、可調(diào)增益放大、 相敏檢波和濾波模塊；所述PXi總線系統(tǒng)包括機(jī)箱，控制器，數(shù)據(jù)采集卡；其特征是：在所 述渦流檢測(cè)電路中，激勵(lì)源為設(shè)置在被測(cè)導(dǎo)體上部的激勵(lì)線圈，當(dāng)激勵(lì)線圈通以高頻電流 ^時(shí)，其周圍產(chǎn)生一交變磁場(chǎng)被測(cè)導(dǎo)體靠近激勵(lì)線圈時(shí)，導(dǎo)體中將產(chǎn)生與此磁場(chǎng)相交 鏈的電渦流#，所述電渦流將產(chǎn)生一交變磁場(chǎng)來(lái)阻礙我:的變化，高頻電流^的關(guān)系式 滿足：式中，為線圈不與導(dǎo)體耦合時(shí)線圈的損耗電阻；4為線圈空載狀態(tài)時(shí)線圈的電感； 先為電渦流的電阻名為電渦流的電感，獨(dú)為空載的感抗:為電渦流的感抗;:?為 耦合電抗，為感抗因子，其與電渦流的感抗的平方鄭正比，篆為電阻響應(yīng)函數(shù)，與損耗電 阻與電渦流的電阻的平方和成反比。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電橋式渦流檢測(cè)結(jié)構(gòu)，所述電橋式渦流檢測(cè)系統(tǒng)，包括脈沖渦流檢測(cè)硬件電路、PXi總線系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集與通訊系統(tǒng)軟件。所述計(jì)算機(jī)通過(guò)串口向單片機(jī)傳送檢測(cè)參數(shù)，傳感器輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)所述渦流檢測(cè)電路處理后，通過(guò)所述數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)入計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，通過(guò)所述數(shù)據(jù)采集與儀器控制軟件對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析、處理，最終在計(jì)算機(jī)屏幕上將檢測(cè)結(jié)果顯示出來(lái)。能夠檢出微小的缺陷，具有較好的量化檢測(cè)能力，較高的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。
【IPC分類】G01N27/90
【公開號(hào)】CN105301095
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410285546
【發(fā)明人】王金鶴
【申請(qǐng)人】王金鶴
【公開日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2014年6月24日