专利名称：一种基于磁导率检测仪的激励电流电路和信号提取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种检测仪的激励电流电路和信号提取电路，尤其涉及ー种基于磁导率检测仪的激励电流电路和信号提取电路，应用该激励电流电路和信号提取电路的检测仪可方便高灵敏度检测铁磁试件的应カ集中、疲劳损伤、微观结构变化等状况，可适用于高质量精密的基于特征磁导率的应カ分布和疲劳损伤检测仪。
背景技术：
无损检测技术是现代エ业不可缺少的重要组成部分，广泛应用于航空、航天、电力、石化、鉄路、压カ容器等行业。铁磁构件使用过程中在应力、疲劳载荷、内部工作介质或外部工作环境的作用下，易在开槽处、疏松区域、缺陷空洞位错集中区、应カ集中区、焊缝及其热影响区域产生应力腐蚀开裂或疲劳断裂等现象，造成重大恶性事故，给国家和人民造成巨大灾难。因此在对构件进行无损检测时能快速、方便、准确地预先检测出应カ集中和疲 劳损伤的严重区域，对于预防构件的断裂故障和防止重大灾难事故的发生具有重要意义。目前对铁磁试件进行早期检测和评价的方法有金属磁记忆检测法、巴克豪森效应检测法和声发射检测法，但这些检测技术都不太成熟，检测效果都存在各自的局限性，有待于深入研究和完善。基于特征磁导率的微观结构变化检测技术是ー种新兴的无损检测技术，可有效測定铁磁试件的应カ集中状况和疲劳损伤程度。该发明是基于特征磁导率检测仪的专用激励电流电路和彳目号提取电路，可有效提闻磁导率检测仪的检测精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于磁导率检测仪的激励电流电路和信号提取装置，该装置检测精度高可直接測定对微观结构变化最灵敏的最大磁导率和极值微分磁导率，可灵敏测定材料的应カ分布状况。本发明是这样实现的，一种基于磁导率检测仪的激励电流电路和信号提取装置，它包括DSP电路板、D/A转换电路、VCCS电压控制电流源电路、功率放大电路、输出电流检测反馈电路、激励线圈、检测线圈、信号调理电路、A/D转换电路、RS232/485串ロ电路、计算机，其特征是DSP电路板与D/A转换电路、A/D转换电路相连接，同时通过RS232/485串ロ电路与计算机相连，D/A转换电路与VCCS电压控制电流源电路相连接，VCCS电压控制电流源电路与功率放大电路相连接，功率放大电路与输出电流检测反馈电路相连接，输出电流检测反馈电路同时与激励线圈、A/D转换电路相连接，A/D转换电路与信号调理电路相连接，信号调理电路与检测线圈相连接。该设计的检测电路其特征在于利用DSP的多外设控制和高速数据处理功能，设计了基于磁导率检测仪的激励电流源和信号提取�？�。该设计的激励电流源包括激励信号源、电压控制电流源(VCCS)、功率放大三部分。激励信号源首先由DSP合成数字信号，经过DA转换为模拟电压信号输出，再通过电压控制电流源，转变为电流输出，并经功率放大器进
ー步扩流。
设计的激励信号源可以产生两种形式的三角波信号激励波形一种是斜率不变，最大幅值均匀递增，波形子周期随时间逐渐增加；另ー种是波形子周期不变，而斜率随时间逐渐增加。信号提取�？榘ㄐ藕诺骼淼缏�、输出电流检测电路、AD数据采集、DSP数字滤波、算法处理五部分。信号调理电路由低噪声差分放大电路和低通滤波电路组成。输出电流检测电路通过把采样电阻两端的信号经过差分放大变为电压信号后实现。由DSP控制AD把经信号调理后的检测信号和电流源输出电流信号数据采集进入DSP内进行数字滤波。算法处理分为信号提取算法和电流反馈控制算法。信号提取算法可以实现在ー个子周期内实时提取m个数值，并计算获得微分磁导率和极值微分磁导率的数值。其中m可通过软件设定为固定数值或其它数值。电流反馈控制算法根据输出电流检测电路的检测信号作为反馈信号，控制输出的电压数值，以获得稳定的输出电流。
可将提取的数据绘制检测线圈电压幅值与激励电流幅值的曲线，并计算得到磁导率、微分磁导率随磁化场的分布关系。通过软件计算可方便測定极值微分磁导率和最大磁导率及其对应的磁场坐标。本发明的技术特点是1)检测精度高可直接測定对微观结构变化最灵敏的最大磁导率和极值微分磁导率，可灵敏測定材料的应カ分布状况；2)可方便測定技术磁化过程中极值微分磁导率坐标和最大磁导率坐标，可建立特征磁导率4參量信息融合的评价方法。
图I磁导率检测仪的激励电流电路和信号提取电路结构框图。图2为激励信号波形I。图3为激励信号波形2。在图中，1、D/A转换电路；2、VCCS电压控制电流源电路；3、功率放大电路；4、输出电流检测反馈电路；5、激励线圈；6、检测线圏；7、信号调理电路；8、A/D转换电路；
9、DSP电路板;10、RS232/485串ロ电路;11、计算机。
具体实施例方式如图I所示，本发明是这样实现的，一种基于磁导率检测仪的激励电流电路和信号提取装置，DSP电路板9与D/A转换电路1、A/D转换电路8相连接，同时通过RS232/485串ロ电路10与计算机11相连，D/A转换电路I与VCCS电压控制电流源电路2相连接，VCCS电压控制电流源电路2与功率放大电路3相连接，功率放大电路3与输出电流检测反馈电路4相连接，输出电流检测反馈电路4同时与激励线圈5、A/D转换电路8相连接，A/D转换电路8与信号调理电路7相连接，信号调理电路7与检测线圈6相连接。图2是该设计电路产生的激励信号波形图1，在ー个工作周期Tn=IiTtl内包含η个信号子周期，在ー个工作周期内子周期逐渐增加，信号斜率保持不变，信号的时间变化率是恒定值。图3为激励信号波形图2，在ー个工作周期T内，包含η个子波形，每个子波形的周期都相同为Ttl,工作周期为Τ=!!!；。在每个工作周期内，子波形的幅值逐渐均匀增加。在每一个频率子周期内，可测得一行η个磁导率，在ー个工作周期内可测得η行磁导率，即可得到η2个磁导率元素，建立一个磁导率矩阵，通过程序可建立ー个微分磁导率矩阵，即可得到最大磁导率和最大微分磁导率。激励信号由DSP编程实现，利用DSP的多外设控制和高速数据处理功能，设计基于磁导率检测仪的激励电流源和信号提取�？�。经过D/A转换为模拟电压信号输出，通过VSSC�？樽晃缪箍刂频缌髟矗⒕晒β史糯笃骷右苑糯蠛螅涑龅缌骷觳夥蠢〉缱枋淙爰だ呷�。输出电流检测电阻对激励电流起到稳定作用，又可及时反映激励电流的大小。信号提取�？榘ㄐ藕诺骼淼缏�、输出电流检测电路、AD数据采集、DSP数字滤波、算法处理五部分。检测信号首先送入信号调理电路，信号调理电路由低噪声差分放大电路和低通滤波电路组成。输出电流检测电路通过把采样电阻两端的信号经过差分放大变为电压信号后实现。由DSP控制AD把经信号调理后的检测信号和电流源输出电流信号数据采集进入DSP内进行数字滤波。算法处理分为信号提取算法和电流反馈控制算法。信号提取算法可以实现在ー个子周期内实时提取m个数值，并计算获得微分磁导率和极值微分磁导率的数值。其中m可通过软件设定为固定数值或其它数值。电流反馈控制算法根据输出电 流检测电路的检测信号作为反馈信号，控制输出的电压数值，以获得稳定的输出电流。DSP信号处理部分采用的是数字处理技术，基于DSP的系统采用�？榛喑�。系统分为总控�？椤⒊跏蓟？�、数据采集�？�、信号合成�？�、数字相敏检波�？�、通信�？�。各个�？橹渫ü录褪萸街址绞今詈希谧艿牡鞫饶？榭刂葡拢饔酶鞲龉δ苣？椤�
权利要求
1.一种基于磁导率检测仪的激励电流电路和信号提取装置，它包括DSP电路板、D/A转换电路、VCCS电压控制电流源电路、功率放大电路、输出电流检测反馈电路、激励线圈、检测线圈、信号调理电路、A/D转换电路、RS232/485串ロ电路、计算机，其特征是DSP电路板与D/A转换电路、A/D转换电路相连接，同时通过RS232/485串ロ电路与计算机相连，D/A转换电路与VCCS电压控制电流源电路相连接，VCCS电压控制电流源电路与功率放大电路相连接，功率放大电路与输出电流检测反馈电路相连接，输出电流检测反馈电路同时与激励线圏、A/D转换电路相连接，A/D转换电路与信号调理电路相连接，信号调理电路与检测线圈相连接。
全文摘要
一种基于磁导率检测仪的激励电流电路和信号提取装置，DSP电路板与D/A、A/D转换电路相连接，同时通过RS232/485串口电路与PC机相连。D/A转换电路与VCCS电压控制电流源电路相连接，VCCS电压控制电流源电路与功率放大电路相连接，功率放大电路与输出电流检测反馈电路相连接，输出电流检测反馈电路同时与激励线圈、A/D转换电路相连接，A/D转换电路与信号调理电路相连接，信号调理电路与检测线圈相连接。本发明的技术特点是1)检测精度高可直接测定对微观结构变化最灵敏的最大磁导率和极值微分磁导率，可灵敏测定材料的应力分布状况；2)可方便测定技术磁化过程中极值微分磁导率坐标和最大磁导率坐标，可建立特征磁导率4参量信息融合的评价方法。
文档编号G01L1/12GK102654478SQ20121014403
公开日2012年9月5日 申请日期2012年5月11日 优先权日2012年5月11日
发明者任尚坤, 李 一, 李兵 申请人:南昌航空大学
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