矽鋼片取向性測量儀的製作方法

2023-10-08 15:43:04 2

專利名稱：矽鋼片取向性測量儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及矽鋼片晶粒取向性鑑別的性能檢測裝置，特別涉及一種矽鋼片取向性測量儀。
背景技術：
矽鋼片是電力、電訊和儀器製造業中不可缺少的重要磁性材料，也是磁性材料中用途最廣、用量最大的一種材料，依據軋制工藝可分為冷軋取向和冷軋無取向兩種。不同種類的矽鋼片價值不同，海關編碼不同，關稅不同，海關稅號共分為四種，稅率不同，具體如下，寬度在600毫米及以上的取向性矽鋼片歸入稅則號列7225 1100項下，寬度在600毫米及以上的無取向性矽鋼片歸入稅則號列7225 1900項下，寬度小於600毫米的取向性矽鋼片歸入稅則號列7226 1100項下，寬度小於600毫米的無取向性矽鋼片歸入稅則號列72 1900項下。目前鑑別的方法主要是經驗判定，沒有成熟的鑑別手段，給一些不法分子以可乘之機，李代桃僵，偷逃關稅，給國家帶來巨大經濟損失，而且混淆取向性、以次充好的矽鋼片如果應用作為電機等磁性鐵芯材料，將造成重大的安全隱患，給人民群眾的人身安全和財產造成重大威脅，關係到國計民生。所以研究矽鋼片取向性鑑別方法和裝置是十分必要的，2008年該項目獲得了天津市自然科學基金的資助，項目名稱為「矽鋼片磁性能測量影響因素分析和取向性鑑別技術研究」，作為研究成果之一，研製矽鋼片取向性測量儀，這將有力提高國境反欺詐力度，為鑑別真偽提供科學的理論依據和技術手段，保護國家利益不受侵害。本實用新型就是通過實時測量法測量矽鋼片的鐵損，再通過對比自動判定矽鋼片的取向性。由於矽鋼的磁、電物理性能，特別是磁性能直接關係到矽剛產品的質量、安全性和能源消耗。所以對矽鋼磁性能的檢測也尤為重要。矽鋼片的磁性能包括磁感和損耗，損耗的測量方法主要有標準測量法和實時測量法，我們現在使用的標準鐵損測量方法，是德國人愛潑斯坦於1900年提出的愛潑斯坦方圈法，這是現在國際上通用的測量方法。我國的國標GB/T 3655-92也採用了這種方法。但是對於生產廠家做實時測量來說，這種測量方法對被測樣品的要求就顯得嚴格了。而對於非生產廠家如商品檢驗檢測部門而言，更需要一種結構簡單，攜帶方便、操作容易和測量準確的矽鋼片性能檢測裝置，希望矽鋼片性能檢測裝置對於被測樣品沒有苛刻的要求， 不用剪切，直接用於矽鋼片及其成品的實時鐵損測量；希望直接測量矽鋼片的性能，還可以測量矽鋼成品的性能，例如變壓器中的鐵心，發電機中的磁軛等。通過對比橫縱向的鐵損比值，自動實現判別取向性。而目前國內尚無這樣的矽鋼片取向性測量儀鐵損檢測裝置，矽鋼片性能檢測常常受到設備和其它條件限制，延長了測試時間，影響測試效率的提高。發明內容本實用新型的目的就是為克服現有技術的不足，針對矽鋼片性能檢測不便的難題，提供一種矽鋼片取向性測量儀鐵損檢測裝置的設計方案，使矽鋼片取向性鑑別鐵損檢測裝置實現攜帶方便、操作容易和測量準確；縮短了測試時間，提高了生產效率。[0007]本實用新型是通過這樣的技術方案實現的一種矽鋼片取向性測量儀，其特徵在於，包括測試電路、磁導計；測試電路主要由32位單片機系統、信號源、功率放大器、雙通道 14位A/D電路和14位D/A電路構成；所述32位單片機系統包括硬體；單片機系統硬體包括與單片機連接的觸控螢幕顯示、鍵盤接口和RS232接口，單片機系統通過RS232接口與上位機通訊，用於參數輸入，結果輸出；所述磁導計由勵磁機構和感應機構組成；所述勵磁機構採用高磁導率的矽鋼材料製成形狀為U型的磁軛，在U型磁軛上繞有勵磁線圈Ni，感應機構由感應線圈N2組成，所述單片機連接信號源，信號源是由單片機的HSO埠連接鎖相環Ain埠，鎖相環輸出端一路經分頻器再連接鎖相環Bin埠，鎖相環輸出端另一路連接計數器，計數器通過10位地址線連接ROM，ROM由數據線連接8位D/A轉換電路，8位D/A轉換電路經過濾波電路、功率放大器連接磁導計勵磁機構的勵磁線圈W ；所述功率放大器由一個普通運算放大器和射極跟隨器組成；功率放大器信號輸入端與信號源連接，功率放大器輸出端接入一個限流電阻，再經隔直電路連接磁導計的勵磁線圈Nl ；勵磁線圈m串接電阻to，電阻1 兩端連接到一路前置放大電路，通過前置放大電路連接雙通道14位A/D電路的一個通道；通過前置放大電路使電流信號放大後進入雙通道14位A/D電路的一個通道；感應線圈N2與另一路前置放大電路連接，通過前置放大電路連接雙通道14位A/ D電路的另一個通道。通過前置放大電路使電壓信號放大後進入到雙通道14位A/D電路的另一個通道；由所述雙通道14位A/D電路採樣，其中一個通道採集來自感應線圈N2的電壓信號，另一個通道採集來自勵磁線圈m的電流信號；雙通道14位A/D電路每周期每通道採樣1 個點；採樣信號經A/D轉換後送入單片機處理，計算鐵損；通過單片機程序對比橫縱向的鐵損比值，自動判別矽鋼片取向性。矽鋼片取向性測量儀主要用於矽鋼片的成品、半成品的鐵損測量，並進行橫縱向的自動比對分析，自動判定矽鋼片的取向性，與傳統的檢測設備(愛潑斯坦方圈、單片矽鋼測量裝置)的區別在於，在不破壞矽鋼片的前提下，對矽鋼片進行鐵損的檢測，再根據橫縱向的鐵損比值進行自動判別以便了解矽鋼片的性能，是在原有矽鋼檢測設備的基礎上發展出來的，並且它具有高度集成化、自動判別、可攜式等優點。集成化和可攜式是本實用新型的特點之一，是集微處理器、信號源、功率放大器、 雙通道A/D、D/A、積分器為一體的測量設備。模擬反饋、鎖定磁感峰值是這個設備的技術關鍵。由32位單片機設置信號源的頻率，單片機控制14位D/A經積分器調節輸出電壓，採用伏安法原理，對電流和電壓同步實時採樣，對不同頻率(50Hz、60Hz)下整周期採樣，用雙通道A/D，每周期每通道採樣1 個點。輸入單片機計算出鐵損，並測量比值。本實用新型鑑別儀為可攜式設計，其重量不足5公斤，32位單片機、觸控螢幕顯示、 RS232接口、信號源、功率放大器、雙通道14位A/D、14位D/A為一體，從定義出發，完成矽鋼片鐵損的測量，進行橫縱向的對比，自動判定矽鋼片的取向性。滿足廣大矽鋼生產廠家、使用單位和海關、商檢、物流的需要，將創造良好的社會效益和經濟效益。


[0020]圖1為矽鋼片取向性測量儀結構框圖[0021]圖2為伏安法原理圖；[0022]圖3為信號源原理圖；[0023]圖4為功率放大器原理圖；[0024]圖5為前置放大電路原理框圖；[0025]圖6為鎖定磁感峰值電路示意圖；[0026]圖7為數字電路部分框圖；[0027]圖8為勵磁機構示意圖；[0028]圖9感應機構示意圖；[0029]圖10單片機軟體流程圖。
具體實施方式
為了更清楚的理解本實用新型，結合附圖和實施例詳細描述本實用新型如圖1至圖9所示，矽鋼片取向性測量儀，包括測試電路和磁導計兩部分；測試電路主要由32位單片機系統、信號源、功率放大器、雙通道14位A/D電路和14位D/A電路構成；磁導計由勵磁機構和感應機構組成；本實用新型測試電路原理如圖1所示，主要由32位單片機系統，信號源、功率放大器、雙通道14位A/D、14位D/A等構成。單片機是本測試儀的智能單元，完成樣品參數的輸入、採樣頻率的設置和磁感峰值的設定。採用伏安法原理，計算矽鋼片的鐵損，單片機系統包含了觸控螢幕顯示，鍵盤管理， RS232接口等外圍器件，完成參數輸入，結果輸出，及與上位機通訊等功能，為本實用新型專門編制的基於WINDOWS的校準軟體，通過RS232接口校準測試儀。本實用新型儀器採用伏安法原理，用雙通道A/D對電流和電壓同步實時採樣，對不同頻率(50Hz、60Hz)下整周期採樣，每周期每通道採樣1 個點。從定義出發計算鐵損參數。鐵損是在給定頻率，給定磁感應峰值下的損耗。根據安培環路定律和磁感應定律計算磁場H，磁感應強度B有如下公式
權利要求1. 一種矽鋼片取向性測量儀，其特徵在於，包括測試電路、磁導計；測試電路主要由 32位單片機系統、信號源、功率放大器、雙通道14位A/D電路和14位D/A電路構成；所述 32位單片機系統包括硬體；單片機系統硬體包括與單片機連接的觸控螢幕顯示、鍵盤接口和 RS232接口，單片機系統通過RS232接口與上位機通訊；所述磁導計由勵磁機構和感應機構組成；所述勵磁機構採用高磁導率的矽鋼材料製成形狀為U型的磁軛，在U型磁軛上繞有勵磁線圈m，感應機構由感應線圈N2組成；所述單片機連接信號源，信號源是由單片機的HSO 埠連接鎖相環Ain埠，鎖相環輸出端一路經分頻器再連接鎖相環Bin埠，鎖相環輸出端另一路連接計數器，計數器通過10位地址線連接R0M，R0M由數據線連接8位D/A轉換電路，8位D/A轉換電路經過濾波電路、功率放大器連接磁導計勵磁機構的勵磁線圈m ；所述功率放大器由一個普通運算放大器和射極跟隨器組成；功率放大器信號輸入端與信號源連接，功率放大器輸出端接入一個限流電阻，再經隔直電路連接磁導計的勵磁線圈m ；勵磁線圈m串接電阻to，電阻1 兩端連接到一路前置放大電路，通過前置放大電路連接雙通道 14位A/D電路的一個通道；感應線圈N2與另一路前置放大電路連接，通過前置放大電路連接雙通道14位A/D電路的另一個通道。
專利摘要本實用新型涉及一種矽鋼片取向性測量儀，包括測試電路和磁導計兩部分；測試電路主要由32位單片機系統、信號源、功率放大器、雙通道14位A/D電路和14位D/A電路構成；磁導計由勵磁機構和感應機構組成；自動判別是利用橫縱向的比值來實現判定功能，採用模擬反饋、鎖定磁感峰值的技術由32位單片機設置信號源的頻率，單片機控制14位D/A經積分器調節輸出電壓；採用伏安法原理，對電流和電壓同步實時採樣，對50Hz、/60Hz不同頻率下，採用整周期採樣，用雙通道A/D，每周期每通道採樣128個點，輸入單片機計算出鐵損，在不破壞矽鋼片的前提下，對矽鋼片進行鐵損的檢測，它具有高度集成化、自動判別、可攜式等優點。
文檔編號G01R33/12GK201965222SQ201020683328
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月28日 優先權日2010年12月28日
發明者傅志強, 朱錦波, 賀翠翠, 趙江勇, 郭俊成, 魏紅兵 申請人:天津出入境檢驗檢疫局化礦金屬材料檢測中心