專利名稱：一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無損檢測裝置，特別是涉及一種基于同一檢測線圈的多 用途電磁檢測裝置。
背景技術(shù)：
無損檢測NDT (nondestructive test)是不破壞和損傷受檢物體，對(duì)它的性能、 質(zhì)量、有無內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測的一種技術(shù)。電磁檢測技術(shù)屬于無損檢測技術(shù)，電 磁檢測是利用材料在電磁作用下呈現(xiàn)出來的電學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)，從而來判斷材料有 關(guān)性能的試驗(yàn)方法，電磁檢測技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，特別是在制 造業(yè)、航天航空、石油化工等領(lǐng)域更是如此?，F(xiàn)有技術(shù)中基于電磁檢測原理的方 法主要有常規(guī)渦流檢測方法、遠(yuǎn)場渦流檢測方法、磁記憶檢測方法、漏磁檢測方 法、低頻電磁場檢測方法以及微波、電位檢測方法等等。
由于各種電磁檢測方法有其各自的不同特點(diǎn)，比如渦流檢測是建立在電磁感 應(yīng)原理基礎(chǔ)之上的一種無損檢測方法，它適用于導(dǎo)電材料，渦流檢測是把導(dǎo)體接 近通有交流電的線圈，由線圈建立交變磁場，該交變磁場通過導(dǎo)體，并與之發(fā)生 電磁感應(yīng)作用，在導(dǎo)體內(nèi)建立渦流，導(dǎo)體中的渦流也會(huì)產(chǎn)生自己的磁場，渦流磁 場的作用改變了原磁場的強(qiáng)弱，進(jìn)而導(dǎo)致線圈電壓和阻抗的改變，當(dāng)導(dǎo)體表面或 近表面出現(xiàn)缺陷時(shí)，將影響到渦流的強(qiáng)度和分布，渦流的變化又引起了檢測線圈 電壓和阻抗的變化，根據(jù)這一變化，就可以間接地知道導(dǎo)體內(nèi)缺陷的存在，渦流 檢測就比較適合于金屬管、棒、材的檢測，對(duì)表面缺陷的探測靈敏度很高，但是 它不適宜于檢測金屬材料深層的內(nèi)部缺陷，因此在應(yīng)用過程中，也就需要有對(duì)應(yīng) 于各種方法的檢測裝置，比如基于渦流檢測原理的有渦流檢測儀，基于磁記憶檢 測原理的有磁記憶檢測儀，基于漏磁檢測原理的有漏磁檢測儀等等。無論是采用 渦流檢測還是采用磁記憶檢測或還是采用漏磁檢測通常都是利用各自的探頭或稱
傳感器來獲取被測試件的缺陷信號(hào)，并通過對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)處理分析方式來顯示被測 試件的缺陷情況，由于采用不同的電磁檢測方法需采用不同的檢測儀器和傳感器， 因而就給人們的使用帶來了極大的不便，同時(shí)也使得儀器的制作費(fèi)用較高。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種基于同一檢測線圈的 多用途電磁檢測裝置，是針對(duì)同一個(gè)檢測線圈采用不同的激勵(lì)模式來實(shí)現(xiàn)不同電 磁檢測，使得一臺(tái)檢測裝置就能夠分時(shí)實(shí)現(xiàn)多種測試功能，既給人們的使用帶來 了極大的方便，又可極大地降低檢測儀器的制作成本。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種基于同一檢測線圈的 多用途電磁檢測裝置，包括
一正弦波信號(hào)發(fā)生單元，以產(chǎn)生正弦波激勵(lì)信號(hào)；
一方波信號(hào)發(fā)生單元，以產(chǎn)生方波激勵(lì)信號(hào)；
一髙占空比脈沖信號(hào)發(fā)生單元，以產(chǎn)生高占空比脈沖激勵(lì)信號(hào)；
一纏繞在棒式鐵磁芯上的檢測線圈單元，包括用于接收激勵(lì)信號(hào)的激勵(lì)繞組 和用于輸出感應(yīng)信號(hào)的檢測繞組；
一前置放大單元，將輸入信號(hào)進(jìn)行放大處理；
一相敏檢波單元，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行相敏檢波處理，輸出具有X/Y分量的二維 信息的信號(hào)；
一濾波處理單元，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波處理； 一A/D轉(zhuǎn)換單元，將輸入信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換；
一計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、處理、分析，并輸出顯示/控制
信號(hào)；
一顯示單元，用以顯示圖像或界面； 一鍵盤輸入單元，用以輸入設(shè)置信息；
正弦波信號(hào)發(fā)生單元、方波信號(hào)發(fā)生單元、高占空比脈沖信號(hào)發(fā)生單元的輸 出接至檢測線圈單元的激勵(lì)繞組，前者向后者輸出具有特定波形的激勵(lì)信號(hào)；檢
測線圈單元的檢測繞組的輸出接至前置放大單元的輸入，前者向后者輸出針對(duì)被 測構(gòu)件進(jìn)行感應(yīng)的傳感信號(hào)；前置放大單元的輸出接至相敏檢波單元的輸入，前 者將傳感信號(hào)加以放大后輸出給后者，后者對(duì)前者的輸出信號(hào)進(jìn)行相敏檢波處理， 得出具有X/Y分量的二維信息的信號(hào)；相敏檢波單元的輸出接至濾波處理單元的 輸入，后者對(duì)前者輸出的信號(hào)進(jìn)行濾波處理；濾波處理單元的輸出接至A/D轉(zhuǎn)換 單元的輸入，后者對(duì)前者輸出的信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；A/D轉(zhuǎn)換單元的輸出接至計(jì) 算機(jī)處理系統(tǒng)，后者對(duì)前者輸出的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、分析；計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)的輸出 接至顯示單元，后者對(duì)前者輸出的信號(hào)予以顯示；鍵盤輸入單元的輸出接至計(jì)算 機(jī)處理系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)的控制信號(hào)輸出分別接至正弦波信號(hào)發(fā)生單元、方 波信號(hào)發(fā)生單元、高占空比脈沖信號(hào)發(fā)生單元、前置放大單元、相敏檢波單元、 濾波處理單元、A/D轉(zhuǎn)換單元。
所述的正弦波信號(hào)發(fā)生單元、方波信號(hào)發(fā)生單元、髙占空比脈沖信號(hào)發(fā)生單 元分別由計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行控制。
所述的纏繞在棒式鐵磁芯上的檢測線圈單元包括一組激勵(lì)繞組和一組檢測 繞組，鐵磁芯棒為一根，激勵(lì)繞組和檢測繞組分別纏繞在該鐵磁芯棒上。
所述的纏繞在棒式鐵磁芯上的檢測線圈單元包括二組激勵(lì)或檢測繞組和一 組檢測或激勵(lì)繞組，鐵磁芯棒為二根，二組激勵(lì)或檢測繞組以反接方式分別纏繞 在二根平行排列的鐵磁芯棒上，檢測或激勵(lì)繞組則跨越纏繞在二根鐵磁芯棒上。
所述的纏繞在棒式鐵磁芯上的檢測線圈單元包括二組激勵(lì)或檢測繞組和一 組檢測或激勵(lì)繞組，鐵磁芯棒為三根，三根鐵磁芯棒平行排列，二組激勵(lì)或檢測 繞組以反接方式分別纏繞在二根外側(cè)的鐵磁芯棒上，檢測或激勵(lì)繞組則纏繞在中 間的一根鐵磁芯棒上。
所述的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)內(nèi)包含有用于對(duì)渦流檢測信號(hào)加以處理的渦流信號(hào) 處理單元、用于對(duì)漏磁檢測信號(hào)加以處理的漏磁信號(hào)處理單元和用于對(duì)磁記憶檢 測信號(hào)加以處理的磁記憶信號(hào)處理單元。
所述的鐵磁芯棒優(yōu)選的為軟鐵芯。
本實(shí)用新型的一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝置，計(jì)算機(jī)處理系 統(tǒng)內(nèi)的渦流信號(hào)處理單元、漏磁信號(hào)處理單元、磁記憶信號(hào)處理單元可以用軟件 來實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)用新型的一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝置，正弦波信號(hào)發(fā) 生單元、方波信號(hào)發(fā)生單元和高占空比脈沖信號(hào)發(fā)生單元，是由一個(gè)任意波形信 號(hào)發(fā)生器來實(shí)現(xiàn)，通過適當(dāng)?shù)目刂疲屓我獠ㄐ涡盘?hào)發(fā)生器分別產(chǎn)生正弦波信號(hào)、 方波信號(hào)、高占空比脈沖信號(hào)。
本實(shí)用新型的一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝置，是基于同一個(gè)檢測線圈或者說是同一個(gè)傳感器，通過對(duì)檢測線圈的激勵(lì)繞組施加不同的激勵(lì)模 式，來實(shí)現(xiàn)不同方式的電磁檢測，即得到不同的電磁檢測參量。
本實(shí)用新型的一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝置，檢測線圈所纏 繞的鐵磁芯棒優(yōu)選的是軟鐵芯棒，軟鐵屬于一種軟磁材料，它的磁導(dǎo)率大，矯頑 力小(Hc 〈 102安/米)，磁滯損耗低，它的磁滯回線成細(xì)長條形狀，軟鐵容易磁化, 也容易退磁，適用于交變磁場。利用軟鐵的這種特征，將其作為傳感器線圈的內(nèi) 芯，使得在激勵(lì)繞組通電的情況下，能夠較容易地達(dá)到或接近磁飽和，然后利用 在磁飽和區(qū)域，磁場強(qiáng)度變化較小而外加磁場變化較大的特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)檢測。當(dāng)選 用軟鐵芯時(shí)，軟鐵芯可以做得比較小，它不同于同樣可以用來測試磁場的磁通門 所選用的磁芯，因?yàn)椋磐ㄩT是用來測試微弱磁場，因而其磁芯通常選用的比較大。
本實(shí)用新型的一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝置，鐵磁芯棒可以 采用一根或二根或三根，這主要取決于檢測線圈的繞制方式，當(dāng)檢測線圈的繞制 采用的是絕對(duì)式時(shí)，鐵磁芯棒選用一根，檢測線圈的激勵(lì)繞組和檢測繞組分別纏 繞在該鐵磁芯棒上，在激勵(lì)繞組有電壓信號(hào)輸入而無外部磁場影響時(shí)，檢測繞組 的電壓輸出為一常數(shù)，如外部有磁場影響則檢測繞組的電壓輸出發(fā)生變化，通過 這一方式來獲取被測構(gòu)件的缺陷信號(hào)，因?yàn)楸粶y構(gòu)件的缺陷帶來了外部磁場的變化；當(dāng)檢測線圈的繞制采用的是差動(dòng)式時(shí)，鐵磁芯棒選用二根或三根，激勵(lì)或檢
測繞組為二組并以反接方式分別纏繞在二根平行排列的鐵磁芯棒上，檢測或激勵(lì) 繞組則纏繞該二根鐵磁芯棒上或另一根鐵磁芯棒上，在激勵(lì)繞組有電壓信號(hào)輸入
而無外部磁場影響時(shí)，檢測繞組的電壓輸出o，如外部有磁場影響則檢測繞組的
電壓輸出發(fā)生變化，通過這一方式同樣可以來獲取被測構(gòu)件的相關(guān)信號(hào)。
本實(shí)用新型的一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝置，正弦波激勵(lì)信 號(hào)、方波激勵(lì)信號(hào)、高占空比的脈沖信號(hào)等三種信號(hào)所選用的頻率，相對(duì)于它們 三者之間來說，正弦波激勵(lì)信號(hào)為髙頻，方波激勵(lì)信號(hào)為中頻，高占空比的脈沖 信號(hào)為低頻。
本實(shí)用新型的一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝置，通過不同的激 勵(lì)方式可以分別實(shí)現(xiàn)渦流檢測、漏磁檢測、磁記憶檢測的功能。
當(dāng)需要進(jìn)行渦流檢測時(shí)，利用計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)的控制，由正弦波信號(hào)發(fā)生單 元發(fā)出高頻正弦波，對(duì)檢測線圈的激勵(lì)繞組進(jìn)行激勵(lì)，同時(shí)，在計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng) 內(nèi)啟用渦流信號(hào)處理程序，激勵(lì)繞組受正弦波信號(hào)的激勵(lì)后形成一交變磁場，該 交變磁場通過與被測構(gòu)件發(fā)生的電磁感應(yīng)作用，在被測構(gòu)件內(nèi)建立渦流，被測構(gòu) 件中的渦流也會(huì)產(chǎn)生自己的磁場，渦流磁場的作用改變了原磁場的強(qiáng)弱，進(jìn)而導(dǎo) 致檢測線圈的檢測繞組的電壓和阻抗的改變，當(dāng)被測構(gòu)件表面或近表面出現(xiàn)缺陷 時(shí)，就會(huì)影響到渦流的強(qiáng)度和分布，渦流的變化又引起了檢測線圈的檢測繞組的 電壓和阻抗的變化，檢測繞組的輸出信號(hào)經(jīng)前置放大單元放大、相敏檢波單元相
敏檢波、濾波處理單元濾波處理、A/D轉(zhuǎn)換單元的A/D轉(zhuǎn)換后由計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng) 的渦流信號(hào)處理程序進(jìn)行分析處理，從而得出被測構(gòu)件缺陷的渦流檢測分析結(jié)果； 當(dāng)需要進(jìn)行漏磁檢測時(shí)，利用計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)的控制，由方波信號(hào)發(fā)生單元 發(fā)出中頻方波，對(duì)檢測線圈的激勵(lì)繞組進(jìn)行激勵(lì)，同時(shí)，在計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)內(nèi)啟 用漏磁信號(hào)處理程序，激勵(lì)繞組受方波信號(hào)的激勵(lì)后，傳感器相當(dāng)于一個(gè)磁通門， 由于傳感器是接近磁飽和狀態(tài)，因此檢測的結(jié)果既有漏磁效應(yīng)，也有渦流效應(yīng)， 檢測繞組所拾取的信號(hào)經(jīng)前置放大單元放大、濾波處理單元濾波處理、A/D轉(zhuǎn)換 單元的A/D轉(zhuǎn)換后由計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)的漏磁信號(hào)處理程序進(jìn)行分析處理，從而得
出被測構(gòu)件缺陷的漏磁檢測分析結(jié)果；
當(dāng)需要進(jìn)行磁記憶檢測時(shí)，利用計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)的控制，由高占空比脈沖信 號(hào)發(fā)生單元發(fā)出低頻高占空比脈沖，對(duì)檢測線圈的激勵(lì)繞組進(jìn)行激勵(lì)，同時(shí)，在 計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)內(nèi)啟用磁記憶信號(hào)處理程序，激勵(lì)繞組受高占空比脈沖信號(hào)的激 勵(lì)后，傳感器相當(dāng)于一個(gè)磁通門，檢測繞組所拾取的信號(hào)經(jīng)前置放大單元放大、 濾波處理單元濾波處理、A/D轉(zhuǎn)換單元的A/D轉(zhuǎn)換后由計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)的磁記憶 信號(hào)處理程序進(jìn)行分析處理，從而得出被測構(gòu)件缺陷的磁記憶檢測分析結(jié)果。
本實(shí)用新型的有益效果是，由于采用了一正弦波信號(hào)發(fā)生單元、 一方波信號(hào) 發(fā)生單元、 一高占空比脈沖信號(hào)發(fā)生單元、 一纏繞在棒式軟鐵芯上的檢測線圈單 元、 一前置放大單元、 一相敏檢波單元、 一濾波處理單元、一A/D轉(zhuǎn)換單元、一 計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)、 一顯示單元、 一鍵盤輸入單元來構(gòu)成多用途電磁檢測裝置，通 過正弦波信號(hào)發(fā)生單元、方波信號(hào)發(fā)生單元、、高占空比脈沖信號(hào)發(fā)生單元所產(chǎn)生 的不相同的激勵(lì)信號(hào)分別對(duì)同一個(gè)檢測線圈進(jìn)行激勵(lì)，使得一臺(tái)檢測裝置能夠分 時(shí)實(shí)現(xiàn)多種測試功能，既給人們的使用帶來了極大的方便，又可極大地降低了檢 測儀器的制作成本。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明；但本實(shí)用新型的一 種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝置不局限于實(shí)施例。

圖l是本實(shí)用新型的原理框圖2是本實(shí)用新型用于渦流檢測的激勵(lì)波形示意圖3是本實(shí)用新型用于漏磁檢測的激勵(lì)波形示意圖4是本實(shí)用新型用于磁記憶檢測的激勵(lì)波形示意圖5是本實(shí)用新型的線圈繞制的第一種結(jié)構(gòu)示意圖6是本實(shí)用新型的線圈繞制的第二種結(jié)構(gòu)示意圖7是本實(shí)用新型的線圈繞制的第三種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

參見附圖所示，本實(shí)用新型的一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝 置，包括
一正弦波信號(hào)發(fā)生單元ll，以產(chǎn)生正弦波激勵(lì)信號(hào)； 一方波信號(hào)發(fā)生單元12,以產(chǎn)生方波激勵(lì)信號(hào)；
一高占空比脈沖信號(hào)發(fā)生單元13，以產(chǎn)生高占空比脈沖激勵(lì)信號(hào)； 一纏繞在棒式軟鐵芯6上的檢測線圈單元2，包括用于接收激勵(lì)信號(hào)的激勵(lì) 繞組和用于輸出感應(yīng)信號(hào)的檢測繞組；
一前置放大單元31,將輸入信號(hào)進(jìn)行放大處理；
一相敏檢波單元32，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行相敏檢波處理，輸出具有X/Y分量的二
維信息的信號(hào)；
一濾波處理單元33，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波處理； 一A/D轉(zhuǎn)換單元34，將輸入信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換；
一計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)5，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、處理、分析，并輸出顯示/控制
信號(hào)；
一顯示單元51，用以顯示圖像或界面； 一鍵盤輸入單元52，用以輸入設(shè)置信息；
正弦波信號(hào)發(fā)生單元ll、方波信號(hào)發(fā)生單元12、高占空比脈沖信號(hào)發(fā)生單 元13的輸出接至檢測線圈單元2的激勵(lì)繞組21，前者向后者輸出具有特定波形 的激勵(lì)信號(hào)；檢測線圈單元2的檢測繞組22的輸出接至前置放大單元31的輸入， 前者向后者輸出針對(duì)被測構(gòu)件進(jìn)行感應(yīng)的傳感信號(hào)；前置放大單元31的輸出接至 相敏檢波單元32的輸入，前者將傳感信號(hào)加以放大后輸出給后者，后者對(duì)前者的 輸出信號(hào)進(jìn)行相敏檢波處理，得出具有X/Y分量的二維信息的信號(hào)；相敏檢波單 元32的輸出接至濾波處理單元33的輸入，后者對(duì)前者輸出的信號(hào)進(jìn)行濾波處理； 濾波處理單元33的輸出接至A/D轉(zhuǎn)換單元34的輸入，后者對(duì)前者輸出的信號(hào)進(jìn) 行A/D轉(zhuǎn)換；A/D轉(zhuǎn)換單元34的輸出接至計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)5，后者對(duì)前者輸出的 信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、分析；計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)5的輸出接至顯示單元51，后者對(duì)前者輸
出的信號(hào)予以顯示鍵盤輸入單元52的輸出接至計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)5;計(jì)算機(jī)處理 系統(tǒng)5的控制信號(hào)輸出分別接至正弦波信號(hào)發(fā)生單元11、方波信號(hào)發(fā)生單元12、 高占空比脈沖信號(hào)發(fā)生單元13、前置放大單元31、相敏檢波單元32,濾波處理 單元33、 A/D轉(zhuǎn)換單元34。 其中
正弦波信號(hào)發(fā)生單元11產(chǎn)生的信號(hào)為正弦波激勵(lì)信號(hào)(如圖2所示)，其最 大幅值應(yīng)使鐵磁芯線圈的磁化達(dá)到不飽和狀態(tài)；
方波信號(hào)發(fā)生單元12產(chǎn)生的信號(hào)為方波激勵(lì)信號(hào)(如圖3所示)，其幅值使 鐵磁芯線圈的磁化達(dá)到接近飽和狀態(tài)；
高占空比脈沖信號(hào)發(fā)生單元13產(chǎn)生的信號(hào)為髙占空比的脈沖信號(hào)(如圖4 所示)，其幅值使鐵磁芯線圈的磁化達(dá)到過飽和狀態(tài)；
正弦波信號(hào)發(fā)生單元ll、方波信號(hào)發(fā)生單元12、高占空比脈沖信號(hào)發(fā)生單 元13分別由計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行控制；
纏繞在棒式軟鐵芯上的檢測線圈單元2可以是包括一組激勵(lì)繞組21和一組 檢測繞組22，軟鐵芯棒6為一根(如圖5所示)，激勵(lì)繞組21和檢測繞組22分 別纏繞在該軟鐵芯棒6上；
纏繞在棒式軟鐵芯上的檢測線圈單元2也可以是包括二組激勵(lì)繞組21和一 組檢測繞組22，軟鐵芯棒6為二根(如圖6所示)，二組激勵(lì)繞組21以反接方式 分別纏繞在二根平行排列的軟鐵芯棒6上，檢測繞組22則跨越纏繞在二根軟鐵芯 棒6上；當(dāng)然，也可以是二組檢測繞組以反接方式分別纏繞在二根平行排列的鐵 磁芯棒上，激勵(lì)繞組則跨越纏繞在二根鐵磁芯棒上；
纏繞在棒式軟鐵芯上的檢測線圈單元2還可以是包括二組激勵(lì)繞組21和一 組檢測繞組22,軟鐵芯棒6為三根(如圖7所示)，三根軟鐵芯棒6平行排列， 二組激勵(lì)繞組21以反接方式分別纏繞在二根外側(cè)的軟鐵芯棒6上，檢測繞組22 則纏繞在中間的一根軟鐵芯棒6上；當(dāng)然，也可以是二組檢測繞組以反接方式分 別纏繞在二根外側(cè)的鐵磁芯棒上，激勵(lì)繞組則纏繞在中間的一根鐵磁芯棒上；計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)5內(nèi)包含有用于對(duì)渦流檢測信號(hào)加以處理的渦流信號(hào)處理單 元、用于對(duì)漏磁檢測信號(hào)加以處理的漏磁信號(hào)處理單元和用于對(duì)磁記憶檢測信號(hào) 加以處理的磁記憶信號(hào)處理單元，計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)內(nèi)的渦流信號(hào)處理單元、漏磁 信號(hào)處理單元、磁記憶信號(hào)處理單元可以用軟件來實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)用新型的一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝置，計(jì)算機(jī)處理系 統(tǒng)5的硬件主要包括有CPU芯片、FPGA芯片和DSP芯片。CPU即中央處理器，是 英文Central Processing Unit的縮寫，是整個(gè)系統(tǒng)的核心，也是整個(gè)系統(tǒng)最高的執(zhí) 行單位，它負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)指令的執(zhí)行，數(shù)學(xué)與邏輯的運(yùn)算，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與傳送， 以及對(duì)內(nèi)對(duì)外輸入與輸出的控制，所以，CPU主要包含運(yùn)算器、控制器及存儲(chǔ)器。 FPGA芯片(現(xiàn)場可編程門陣列)是專用集成電路(ASIC)中集成度最高的一種， 用戶可對(duì)FPGA內(nèi)部的邏輯模塊和l/O模塊重新配置，以實(shí)現(xiàn)用戶的邏輯，因而 也被用于對(duì)CPU的模擬，用戶對(duì)FPGA的編程數(shù)據(jù)放在Flash芯片中，通過上 電加載到FPGA中，對(duì)其進(jìn)行初始化。也可在線對(duì)其編程，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在線重構(gòu)。 DSP芯片，也稱數(shù)字信號(hào)處理器，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器。DSP芯片 的內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水 線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。
本實(shí)用新型的一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝置，正弦波信號(hào)發(fā) 生單元ll、方波信號(hào)發(fā)生單元12和高占空比脈沖信號(hào)發(fā)生單元13,是由一個(gè)任
意波形信號(hào)發(fā)生器來實(shí)現(xiàn)，通過適當(dāng)?shù)目刂?，讓任意波形信?hào)發(fā)生器分別產(chǎn)生正 弦波信號(hào)、方波信號(hào)、高占空比脈沖信號(hào)。
本實(shí)用新型的一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝置，是基于同一個(gè) 檢測線圈2或者說是同一個(gè)傳感器，通過對(duì)檢測線圈的激勵(lì)繞組21施加不同的激 勵(lì)模式，來實(shí)現(xiàn)不同方式的電磁檢測，即得到不同的電磁檢測參量。
本實(shí)用新型的一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝置，檢測線圈2所 纏繞的鐵磁芯棒6優(yōu)選的是軟鐵芯棒，軟鐵屬于一種軟磁材料，它的磁導(dǎo)率大， 矯頑力小(Hc 〈 102安/米)，磁滯損耗低，它的磁滯回線成細(xì)長條形狀，軟鐵容易磁化，也容易退磁，適用于交變磁場。利用軟鐵的這種特征，將其作為傳感器線 圈的內(nèi)芯，使得在激勵(lì)繞組通電的情況下，能夠達(dá)到或接近磁飽和，然后利用在 磁飽和區(qū)域，磁場強(qiáng)度變化較小而外加磁場變化較大的特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)檢測。當(dāng)選用 軟鐵芯時(shí)，軟鐵芯可以做得比較小，它不同于同樣可以用來測試磁場的磁通門所 選用的磁芯，因?yàn)?，磁通門是用來測試微弱磁場，因而其磁芯通常選用的比較大。本實(shí)用新型的一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝置，鐵磁芯棒6可 以采用一根或二根或三根，這主要取決于檢測線圈2的繞制方式，當(dāng)檢測線圈2 的繞制采用的是絕對(duì)式時(shí)，鐵磁芯棒6選用一根，檢測線圈的激勵(lì)繞組21和檢測 繞組22分別纏繞在該鐵磁芯棒6上，在激勵(lì)繞組21有電壓信號(hào)輸入而無外部磁 場影響時(shí)，檢測繞組22的電壓輸出為一常數(shù)，如外部有磁場影響則檢測繞組的電 壓輸出發(fā)生變化，通過這一方式來獲取被測構(gòu)件的缺陷信號(hào)，因?yàn)楸粶y構(gòu)件的缺 陷帶來了外部磁場的變化；當(dāng)檢測線圈2的繞制采用的是差動(dòng)式時(shí)，鐵磁芯棒6 選用二根或三根，激勵(lì)繞組21為二組并以反接方式分別纏繞在二根平行排列的鐵 磁芯棒6上，檢測繞組22則纏繞該二根鐵磁芯棒上或另一根鐵磁芯棒上，在激勵(lì) 繞組21有電壓信號(hào)輸入而無外部磁場影響時(shí)，檢測繞組22的電壓輸出0，如外 部有磁場影響則檢測繞組的電壓輸出發(fā)生變化，通過這一方式同樣可以來獲取被 測構(gòu)件的相關(guān)信號(hào)。本實(shí)用新型的一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝置，正弦波激勵(lì)信 號(hào)、方波激勵(lì)信號(hào)、高占空比的脈沖信號(hào)等三種信號(hào)所選用的頻率，相對(duì)于它們 三者之間來說，正弦波激勵(lì)信號(hào)為高頻，方波激勵(lì)信號(hào)為中頻，高占空比的脈沖 信號(hào)為低頻。本實(shí)用新型的一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝置，通過不同的激 勵(lì)方式可以分別實(shí)現(xiàn)渦流檢測、漏磁檢測、磁記憶檢測的功能。當(dāng)需要進(jìn)行渦流檢測時(shí)，利用計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)5的控制，由正弦波信號(hào)發(fā)生 單元ll發(fā)出高頻正弦波，對(duì)檢測線圈的激勵(lì)繞組21進(jìn)行激勵(lì)，同時(shí)，在計(jì)算機(jī) 處理系統(tǒng)5內(nèi)啟用渦流信號(hào)處理程序，激勵(lì)繞組21受正弦波信號(hào)的激勵(lì)后形成一 交變磁場，該交變磁場通過與被測構(gòu)件發(fā)生的電磁感應(yīng)作用，在被測構(gòu)件內(nèi)建立 渦流，被測構(gòu)件中的渦流也會(huì)產(chǎn)生自己的磁場，渦流磁場的作用改變了原磁場的 強(qiáng)弱，進(jìn)而導(dǎo)致檢測線圈的檢測繞組22的電壓和阻抗的改變，當(dāng)被測構(gòu)件表面或 近表面出現(xiàn)缺陷時(shí)，就會(huì)影響到渦流的強(qiáng)度和分布，渦流的變化又引起了檢測線 圈的檢測繞組22的電壓和阻抗的變化，檢測繞組22的輸出信號(hào)經(jīng)前置放大單元 31放大、相敏檢波單元32相敏檢波、濾波處理單元33濾波處理、A/D轉(zhuǎn)換單元 34的A/D轉(zhuǎn)換后由計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)5的渦流信號(hào)處理程序進(jìn)行分析處理，從而得 出被測構(gòu)件缺陷的渦流檢測分析結(jié)果；
當(dāng)需要進(jìn)行漏磁檢測時(shí)，利用計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)5的控制，由方波信號(hào)發(fā)生單 元12發(fā)出中頻方波，對(duì)檢測線圈的激勵(lì)繞組21進(jìn)行激勵(lì)，同時(shí)，在計(jì)算機(jī)處理 系統(tǒng)5內(nèi)啟用漏磁信號(hào)處理程序，激勵(lì)繞組21受方波信號(hào)的激勵(lì)后，傳感器相當(dāng) 于一個(gè)磁通門，由于傳感器是接近磁飽和狀態(tài)，因此檢測的結(jié)果既有漏磁效應(yīng)， 也有渦流效應(yīng)，檢測繞組所拾取的信號(hào)經(jīng)前置放大單元31放大、濾波處理單元 33濾波處理、A/D轉(zhuǎn)換單元34的A/D轉(zhuǎn)換后由計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)5的漏磁信號(hào)處理 程序進(jìn)行分析處理，從而得出被測構(gòu)件缺陷的漏磁檢測分析結(jié)果，此時(shí)的相敏檢 波單元32受計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)5的控制被跳過，即信號(hào)沒有經(jīng)過相敏檢波單元32。
當(dāng)需要進(jìn)行磁記憶檢測儀時(shí)，利用計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)5的控制，由高占空比脈 沖信號(hào)發(fā)生單元13發(fā)出低頻高占空比脈沖，對(duì)檢測線圈的激勵(lì)繞組21進(jìn)行激勵(lì)， 同時(shí)，在計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)5內(nèi)啟用磁記憶信號(hào)處理程序，激勵(lì)繞組22受高占空比 脈沖信號(hào)的激勵(lì)后，傳感器相當(dāng)于一個(gè)磁通門，檢測繞組22所拾取的信號(hào)經(jīng)前置 放大單元31放大、濾波處理單元33濾波處理、A/D轉(zhuǎn)換單元34的A/D轉(zhuǎn)換后由 計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)5的磁記憶信號(hào)處理程序進(jìn)行分析處理，從而得出被測構(gòu)件缺陷 的磁記憶檢測分析結(jié)果。
上述實(shí)施例僅用來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的一種基于同一檢測線圈的多用 途電磁檢測裝置，但本實(shí)用新型并不局限于實(shí)施例，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù) 實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本實(shí)用新型技 術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝置，其特征在于包括一正弦波信號(hào)發(fā)生單元，以產(chǎn)生正弦波激勵(lì)信號(hào)；一方波信號(hào)發(fā)生單元，以產(chǎn)生方波激勵(lì)信號(hào)；一高占空比脈沖信號(hào)發(fā)生單元，以產(chǎn)生高占空比脈沖激勵(lì)信號(hào)；一纏繞在棒式鐵磁芯上的檢測線圈單元，包括用于接收激勵(lì)信號(hào)的激勵(lì)繞組和用于輸出感應(yīng)信號(hào)的檢測繞組；一前置放大單元，將輸入信號(hào)進(jìn)行放大處理；一相敏檢波單元，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行相敏檢波處理，輸出具有X/Y分量的二維信息的信號(hào)；一濾波處理單元，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波處理；一A/D轉(zhuǎn)換單元，將輸入信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換；一計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、處理、分析，并輸出顯示/控制信號(hào)；一顯示單元，用以顯示圖像或界面；一鍵盤輸入單元，用以輸入設(shè)置信息；正弦波信號(hào)發(fā)生單元、方波信號(hào)發(fā)生單元、高占空比脈沖信號(hào)發(fā)生單元的輸出接至檢測線圈單元的激勵(lì)繞組，前者向后者輸出具有特定波形的激勵(lì)信號(hào)；檢測線圈單元的檢測繞組的輸出接至前置放大單元的輸入，前者向后者輸出針對(duì)被測構(gòu)件進(jìn)行感應(yīng)的傳感信號(hào)；前置放大單元的輸出接至相敏檢波單元的輸入，前者將傳感信號(hào)加以放大后輸出給后者，后者對(duì)前者的輸出信號(hào)進(jìn)行相敏檢波處理，得出具有X/Y分量的二維信息的信號(hào)；相敏檢波單元的輸出接至濾波處理單元的輸入，后者對(duì)前者輸出的信號(hào)進(jìn)行濾波處理；濾波處理單元的輸出接至A/D轉(zhuǎn)換單元的輸入，后者對(duì)前者輸出的信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；A/D轉(zhuǎn)換單元的輸出接至計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，后者對(duì)前者輸出的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、分析；計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)的輸出接至顯示單元，后者對(duì)前者輸出的信號(hào)予以顯示；鍵盤輸入單元的輸出接至計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)的控制信號(hào)輸出分別接至正弦波信號(hào)發(fā)生單元、方波信號(hào)發(fā)生單元、高占空比脈沖信號(hào)發(fā)生單元、前置放大單元、相敏檢波單元、濾波處理單元、A/D轉(zhuǎn)換單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝 置，其特征在于所述的正弦波信號(hào)發(fā)生單元、方波信號(hào)發(fā)生單元、高占 空比脈沖信號(hào)發(fā)生單元分別由計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行控制。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝 置，其特征在于所述的纏繞在棒式鐵磁芯上的檢測線圈單元包括一組激 勵(lì)繞組和一組檢測繞組，鐵磁芯棒為一根，激勵(lì)繞組和檢測繞組分別纏繞 在該鐵磁芯棒上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝 置，其特征在于所述的纏繞在棒式鐵磁芯上的檢測線圈單元包括二組激 勵(lì)或檢測繞組和一組檢測或激勵(lì)繞組，鐵磁芯棒為二根，二組激勵(lì)或檢測 繞組以反接方式分別纏繞在二根平行排列的鐵磁芯棒上，檢測或激勵(lì)繞組 則跨越纏繞在二根鐵磁芯棒上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝 置，其特征在于所述的纏繞在棒式鐵磁芯上的檢測線圈單元包括二組激 勵(lì)或檢測繞組和一組檢測或激勵(lì)繞組，鐵磁芯棒為三根，三根鐵磁芯棒平 行排列，二組激勵(lì)或檢測繞組以反接方式分別纏繞在二根外側(cè)的鐵磁芯棒 上，檢測或激勵(lì)繞組則纏繞在中間的一根鐵磁芯棒上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝 置，其特征在于所述的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)內(nèi)包含有用于對(duì)渦流檢測信號(hào)加以 處理的渦流信號(hào)處理單元、用于對(duì)漏磁檢測信號(hào)加以處理的漏磁信號(hào)處理單 元和用于對(duì)磁記憶檢測信號(hào)加以處理的磁記憶信號(hào)處理單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4或5所述的一種基于同一檢測線圈的多用 途電磁檢測裝置，其特征在于所述的鐵磁芯棒優(yōu)選的為軟鐵芯。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于同一檢測線圈的多用途電磁檢測裝置，包括一正弦波信號(hào)發(fā)生單元、一方波信號(hào)發(fā)生單元、一高占空比脈沖信號(hào)發(fā)生單元、一纏繞在棒式鐵磁芯上的檢測線圈單元、一前置放大單元、一相敏檢波單元、一濾波處理單元、一A/D轉(zhuǎn)換單元、一計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)、一顯示單元、一鍵盤輸入單元，通過正弦波信號(hào)發(fā)生單元、方波信號(hào)發(fā)生單元、高占空比脈沖信號(hào)發(fā)生單元所產(chǎn)生的不相同的激勵(lì)信號(hào)分別對(duì)同一個(gè)檢測線圈進(jìn)行激勵(lì)，使得一臺(tái)檢測裝置能夠分時(shí)實(shí)現(xiàn)多種測試功能，既給人們的使用帶來了極大的方便，又可極大地降低了檢測儀器的制作成本。
文檔編號(hào)G01N27/82GK201177614SQ200820101660
公開日2009年1月7日 申請日期2008年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月13日
發(fā)明者林俊明 申請人:林俊明