金屬磁記憶智能檢測儀的製作方法
2023-11-05 05:12:17 2
專利名稱：金屬磁記憶智能檢測儀的製作方法
技術領域：
涉及領域本實用新型涉及一種工業生產裝備上使用的鐵磁性金屬構件無損檢測儀器，具體地說，是金屬磁記憶智能檢測儀。
背景技術：
由於工業生產裝備多種多樣，尤其是野外生產裝備，工作條件惡劣，工作負荷大，容易發生因設備使用過程中產生的缺陷所導致的生產事故，造成財產和人員損失。傳統無損檢測方法(如超聲、射線、漏磁、渦流等)只能檢測出設備或構件已經產生的宏觀缺陷(如裂紋、腐蝕坑、夾雜、穿孔等)，而不能預測設備或構件是否有產生缺陷的趨勢或早期損傷。為了解決這個問題，需要理論創新，和開發新型儀器設備。
目前已有的磁記憶檢測儀器，都是利用檢測磁場的法向分量Hp(y)來對構件進行評估，且檢測儀器複雜，檢測儀器複雜，檢測數據還需要人工從儀器中下載到計算機中，數據傳輸速度慢，儀器存儲數據少。
技術內容本實用新型的目的在於提供一種數據傳輸速度快，儀器存儲數據多，同時檢測磁場的切向分量Hp(x)和法向分量Hp(y)，從而使檢測更準確的金屬磁記憶智能檢測儀。
本實用新型實施是這樣實現的包括磁性傳感器陣列1、信號調理電路2、A/D轉換模塊3、計算機接口4、計算機5、印表機6、鍵盤7、顯示器8，磁性傳感器陣列1上的探頭信號通過信號調理電路2、A/D轉換模塊3轉換後送入計算機接口4，計算機5、鍵盤7、顯示器8、印表機6依次連接。
本實用新型還採用如下技術方案計算機5或者使用DSP系統或單片機系統9。
磁性傳感器陣列1上探頭由殼體11、集成霍爾元件12、聚磁元件13、電纜15組成，殼體11內的端部分別設有聚磁元件13、集成霍爾元件12，殼體11內置電纜15。
集成霍爾元件12中II號集成霍爾元件檢測磁場切向分量，I號集成霍爾元件檢測磁場法向分量。其中Vcc為輸入電源，①、②為輸出信號。
集成霍爾元件12中III號集成霍爾元件檢測磁場切向分量，I號和II號集成霍爾元件檢測磁場法向分量。其中Vcc為輸入電源，①、②為輸出信號。
本實用新型的的優點在於，由相互垂直的兩個或三個磁性傳感器成組組成檢測陣列，從而能同時檢測磁場的切向分量和法向分量，其外殼由低磁導率材料構成，以抑制環境噪聲幹擾。同時，為了提高檢測的靈敏度，在探頭中設置了高磁導率的聚磁元件。切向分量磁性傳感器多通道並聯連接，法向分量磁性傳感器串聯連接。
附圖1本實用新型技術實現方案原理框圖之一；附圖2本實用新型技術實現方案原理框圖之二；附圖3本實用新型探頭結構示意圖；附圖4本實用新型集成霍爾元件連接方法之一；附圖5本實用新型集成霍爾元件連接方法之二；附圖6信號調理電路圖具體實施如圖1所示，由磁性傳感器陣列1、信號調理電路2、A/D轉換模塊3、計算機接口4、計算機5、印表機6、鍵盤7、顯示器8組成，磁性傳感器陣列1上的探頭信號通過信號調理電路2、A/D轉換模塊3送入計算機接口4，計算機5、鍵盤7、顯示器8、印表機6依次連接。
如附圖2所示，本實用新型實施技術方案之二(即掌上型智能磁記憶檢測儀)，由磁性傳感器陣列1、信號調理電路2、A/D轉換模塊3、接口4、DSP系統或單片機系統9、鍵盤7、顯示器8組成。
這兩種技術實施方案的差別在於數位訊號處理依賴的硬體不同，儀器的信號採集部分相同，所以儀器的信號處理，存儲，顯示方式有所區別。從而形成兩種類型的智能儀器。方案一稱為全功能智能型磁記憶檢測儀，方案二稱為掌上智能型磁記憶檢測儀。掌上智能型磁記憶檢測儀可用於對被測對象的快速檢測，全功能智能型磁記憶檢測儀可用於對重點部位的詳細檢測和分析。
附圖3為探頭的示意頭，探頭由殼體11、集成霍爾元件12、聚磁元件13、電纜15組成。殼體11由低磁導率鋁及其合金或銅及其合金材料製成，以降低外界噪聲幹擾；聚磁元件13由純鐵或低碳鋼製成，以提高信噪比。
附圖4為探頭中，集成霍爾元12件的連接方式，其中II號集成霍爾元件檢測磁場切向分量，I號集成霍爾元件檢測磁場法向分量。其中Vcc為輸入電源，(1)(2)為輸出信號。
附圖5為探頭，集成霍爾元件12的另一種連接方式，其中III號集成霍爾元件檢測磁場切向分量，I號和II號集成霍爾元件檢測磁場法向分量。其中Vcc為輸入電源，(1)(2)為輸出信號。
如附圖6，信號處理電路中，U7A-U8A為一級運算放大器，對來自傳感器的信號進行同向放大。R1為增益調節電阻，調節一級輸出增益。電容C1-C8改善一級動態輸出性能，C9-C18濾波電容，對輸入信號進行濾波。U3A-U6A為二級運算放大器，對一級輸出信號再次進行放大。R2與R4、R6、R8、R10、R12、R14、R16、R18為增益調節電阻，調節二級輸出增益，R5、R7、R9、R11、R13、R15、R17、R19限流電阻，調節電路中各通道電路大小。
金屬磁記憶智能檢測儀由磁性傳感器(集成霍爾元件、磁阻元件、或磁敏二極體)陳列、信號調理電路、AD轉換模塊、計算機接口(並口、串口或者USB接口)和計算機(筆記本電腦、掌上電腦或臺式機)系統(或者DSP系統、單片機系統加上人機接口和顯示系統)組成。磁性傳感器將其檢測到的磁場信號，經信號調理電路調理(放大、濾波和整形)，送A/D轉換器轉換成數位訊號，通過計算機接口送到計算機中，計算機經過分析處理，將檢測結果實時顯示在計算機顯示器上。檢測數據同時保存在計算機中，還可以對其進行進一步分析處理。A/D轉換後的數位訊號，也可以通過接口送到DSP系統或者單片機系統中進行處理，將檢測結果顯示在計算機顯示器上。這樣構成的系統稱為掌上型磁記憶磁記憶智能檢測儀，它不保存檢測數據，只實時顯示檢測結果信息。
由於採用了以上技術措施，利用了鐵磁性材料的磁記憶效應，本實用新型在檢測時，不需要對被測表面進行清理，對被測體表面形狀無任何特殊要求，不存在檢測盲區。且儀器體積小，重量輕，操作使用方便靈活。
本實用新型就是利用了最新無損檢測及診斷技術-金屬磁記憶技術的基本原理。該原理是俄羅斯科學家於一九九七年在美國舊金山第50屆國際焊接學術會議上首次提出，並立即得到國際社會的普遍承認。其基本原理是鐵磁體金屬構件在地磁和自發磁化作用下，自身存在一定的磁場，磁場的切向分量Hp(x)具有最大值，法向分量Hp(y)改變符號且具有零值。
權利要求1.金屬磁記憶智能檢測儀，包括磁性傳感器陣列(1)、信號調理電路(2)、A/D轉換模塊(3)、計算機接口(4)、計算機(5)、印表機(6)、鍵盤(7)、顯示器(8)，其特徵在於磁性傳感器陣列(1)上的探頭信號通過信號調理電路(2)、A/D轉換模塊(3)轉換後送入計算機接口(4)，計算機(5)、鍵盤(7)、顯示器(8)、印表機(6)依次連接。
2.根據權利要求1所述的金屬磁記憶智能檢測儀，其特徵在於或者使用DSP系統或單片機系統(9)代替計算機(5)。
3.根據權利要求1所述的金屬磁記憶智能檢測儀，其特徵在於磁性傳感器陣列(1)上探頭由殼體(11)、集成霍爾元件(12)、聚磁元件(13)、電纜(15)組成，殼體(11)內的端部分別設有聚磁元件(13)、集成霍爾元件(12)，殼體(11)內置電纜(15)。
4.根據權利要求1所述的金屬磁記憶智能檢測儀，其特徵在於集成霍爾元件(12)中II號集成霍爾元件檢測磁場切向分量，I號集成霍爾元件檢測磁場法向分量。其中Vcc為輸入電源，①、②為輸出信號。
5.根據權利要求1所述的金屬磁記憶智能檢測儀，其特徵在於集成霍爾元件(12)中III號集成霍爾元件檢測磁場切向分量，I號和II號集成霍爾元件檢測磁場法向分量。其中Vcc為輸入電源，①、②為輸出信號。
專利摘要一種工業生產裝備上使用的金屬磁記憶智能檢測儀，包括磁性傳感器陣列1、信號調理電路2、A/D轉換模塊3、計算機5，磁性傳感器陣列1上的探頭信號通過信號調理電路2、A/D轉換模塊3轉換後送入計算機接口4，計算機5、鍵盤7、顯示器8、印表機6依次連接，由相互垂直的兩個或三個磁性傳感器成組組成檢測陣列，從而能同時檢測磁場的切向分量和法向分量，其外殼由低磁導率材料構成，以抑制環境噪聲幹擾，同時，提高了檢測的靈敏度，切向分量磁性傳感器多通道並聯連接，法向分量磁性傳感器串聯連接。
文檔編號G01N27/82GK2682415SQ200420004520
公開日2005年3月2日 申請日期2004年2月19日 優先權日2004年2月19日
發明者韓興 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團科學技術研究院江漢機械研究所