本實(shí)用新型涉及應(yīng)力檢測技術(shù)，尤其涉及一種基于溫度補(bǔ)償?shù)陌涂撕郎?yīng)應(yīng)力檢測裝置。

背景技術(shù)：

殘余應(yīng)力是鐵磁材料工件加工后受加工工藝的作用而殘留在工件內(nèi)的作用力，殘余應(yīng)力的大小表征工件質(zhì)量的好壞。殘余應(yīng)力將影響鐵磁材料的腐蝕、疲勞強(qiáng)度等機(jī)械性能，使工件產(chǎn)生變形、開裂等工藝缺陷，嚴(yán)重影響工件的使用壽命，甚至導(dǎo)致工件根本無法使用。應(yīng)力檢測作為工件加工后質(zhì)量檢測的重要環(huán)節(jié)，嚴(yán)格的檢測要求不容忽視。通過檢測工件殘余應(yīng)力，剔除應(yīng)力較大工件，避免不合格工件流入裝配環(huán)節(jié)，以保證精密工件的品質(zhì)。當(dāng)前所用X射線法、盲孔法、切割法等應(yīng)力檢測方法，都對工件有不同程度的損壞，屬于破壞性檢測，只能用于抽檢。因此，對工件進(jìn)行應(yīng)力全面無損檢測，在保證精密工件性能、精度和壽命使用等方面具有重要作用。

巴克豪森效應(yīng)法是近年來興起的一種無損檢測新技術(shù)，基于巴克豪森效應(yīng)的應(yīng)力檢測裝置消除了以上缺點(diǎn)的影響，可以連續(xù)快速準(zhǔn)確地對零件進(jìn)行逐一無損檢測。巴克豪森效應(yīng)(The Barkhausen effect)在1919年被首次發(fā)現(xiàn)，后經(jīng)多年研究，現(xiàn)在發(fā)展成為一項(xiàng)無損檢測技術(shù)。基于此效應(yīng)的無損檢測技術(shù)是利用材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的異?；蛉毕莸拇嬖谒鸬拇虐涂撕郎肼曅盘?Magnetic Barkhausen noise,簡稱MBN)的變化，來判定工件殘余應(yīng)力的大小。該技術(shù)主要用于評價(jià)鐵磁材料的品質(zhì)和疲勞狀況，具有無損、精準(zhǔn)、可靠、快速、自動、可穿透鍍層、可進(jìn)行大面積檢測等優(yōu)點(diǎn)，而且環(huán)保，對人體沒有傷害，在機(jī)械制造、冶金、建筑、航空與航天、核能、交通等行業(yè)，以及地質(zhì)勘探、安全檢測、材料科學(xué)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值，因此近年來基于巴克豪森效應(yīng)的無損檢測技術(shù)的研究已成為國內(nèi)外研究人員的關(guān)注熱點(diǎn)。

巴克豪森檢測技術(shù)是應(yīng)力檢測很具潛力的有效方法，但是巴克豪森噪聲傳感器最大的缺點(diǎn)就是溫度對測量結(jié)果影響很大，一般的鐵磁材料磁化性能隨溫度的變化系數(shù)不是常數(shù),它與材料的型號、外加磁場強(qiáng)度以及溫場的梯度方向(升溫或降溫)有關(guān),因此必須采取有效的溫度補(bǔ)償措施傳感器才能正常工作。在升溫和降溫過程中，相同的變化溫度范圍內(nèi),溫度變化的方向不同(升溫和降溫),磁化強(qiáng)度(磁導(dǎo)率)隨溫度的變化曲線也不同,且差別很大。用溫度補(bǔ)償曲線進(jìn)行補(bǔ)償不僅需要測試每種材料的溫度影響曲線,工作量極大,且由于在升降溫過程中溫度影響曲線不同,選取任何一條曲線作為補(bǔ)償曲線都不合理,補(bǔ)償?shù)男Ч隙ㄊ呛苡邢薜摹?/p>

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在下文中給出了關(guān)于本實(shí)用新型的簡要概述，以便提供關(guān)于本實(shí)用新型的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本實(shí)用新型的窮舉性概述。它并不是意圖確定本實(shí)用新型的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本實(shí)用新型的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。

鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種，以至少解決現(xiàn)有的巴克豪森檢測技術(shù)的檢測結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種基于溫度補(bǔ)償?shù)陌涂撕郎?yīng)應(yīng)力檢測裝置，所述巴克豪森效應(yīng)應(yīng)力檢測裝置包括正弦波發(fā)生器、功率放大器、第一MBN傳感器、第一前置放大器、第一一級帶通濾波器、第一主放大器、第一二級帶通濾波器、第一次級放大器、第一A/D轉(zhuǎn)換器、第二MBN傳感器、第二前置放大器、第二一級帶通濾波器、第二主放大器、第二二級帶通濾波器、第二次級放大器、第二A/D轉(zhuǎn)換器、STM32控制模塊以及LCD顯示器；所述正弦波發(fā)生器的信號輸出端連接所述功率放大器的信號輸入端，所述功率放大器的第一信號輸出端連接所述第一MBN傳感器的信號輸入端，所述第一MBN傳感器的信號輸出端連接所述第一前置放大器的信號輸入端，所述第一前置放大器的信號輸出端連接所述第一一級帶通濾波器的信號輸入端，所述第一一級帶通濾波器的信號輸出端連接所述第一主放大器的信號輸入端，所述第一主放大器的信號輸出端連接所述第一二級帶通濾波器的信號輸入端，所述第一二級帶通濾波器的信號輸出端連接所述第一次級放大器的信號輸入端，所述第一次級放大器的信號輸出端連接所述第一A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸入端，所述第一A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸出端連接所述STM32控制模塊的第一信號輸入端；所述功率放大器的第二信號輸出端連接所述第二MBN傳感器的信號輸入端，所述第二MBN傳感器的信號輸出端連接所述第二前置放大器的信號輸入端，所述第二前置放大器的信號輸出端連接所述第二一級帶通濾波器的信號輸入端，所述第二一級帶通濾波器的信號輸出端連接所述第二主放大器的信號輸入端、所述第二主放大器的信號輸出端連接所述第二二級帶通濾波器的信號輸入端，第二二級帶通濾波器的信號輸出端連接所述第二次級放大器的信號輸入端，所述第二次級放大器的信號輸出端連接所述第二A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸入端，所述第二A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸出端連接所述STM32控制模塊的第二信號輸入端，所述STM32控制模塊的信號輸出端連接所述LCD顯示器的信號輸入端。

進(jìn)一步地，所述第一MBN傳感器的信號輸出端用于輸出第一傳感信號，所述第一傳感信號包括對應(yīng)的應(yīng)力信息和溫度信息；所述第二MBN傳感器的信號輸出端用于輸出第二傳感信號，所述第二傳感信號包括對應(yīng)的溫度信息。

本實(shí)用新型的基于溫度補(bǔ)償?shù)陌涂撕郎?yīng)應(yīng)力檢測裝置，在進(jìn)行溫度補(bǔ)償之前(即在減法運(yùn)算之前)，在前置放大的基礎(chǔ)上，再對第一傳感信號和第二傳感信號分別進(jìn)行兩級濾波和放大，可以使得放大后的第一傳感信號和第二傳感信號被更加準(zhǔn)確地檢測到，適用于溫度補(bǔ)償。由此，可以使得溫度補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果更為準(zhǔn)確，檢測結(jié)果的精度更高。

本實(shí)用新型的基于溫度補(bǔ)償?shù)陌涂撕郎?yīng)應(yīng)力檢測裝置采用差動式單旁路勵磁結(jié)構(gòu),可實(shí)現(xiàn)鐵磁材料的殘余應(yīng)力無損連續(xù)檢測，即使在環(huán)境惡劣(溫度急劇變化)的情況下，也能夠準(zhǔn)確的檢測鐵磁材料工件的殘余應(yīng)力狀況。

本實(shí)用新型消除了傳統(tǒng)應(yīng)力檢測方法缺點(diǎn)的影響，可對檢測零件進(jìn)行逐一無損檢測，可穿透鍍層，檢測結(jié)果更準(zhǔn)確，更嚴(yán)格地保證了零件的品質(zhì)。

通過以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例的詳細(xì)說明，本實(shí)用新型的這些以及其他優(yōu)點(diǎn)將更加明顯。

附圖說明

本實(shí)用新型可以通過參考下文中結(jié)合附圖所給出的描述而得到更好的理解，其中在所有附圖中使用了相同或相似的附圖標(biāo)記來表示相同或者相似的部件。所述附圖連同下面的詳細(xì)說明一起包含在本說明書中并且形成本說明書的一部分，而且用來進(jìn)一步舉例說明本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例和解釋本實(shí)用新型的原理和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中：

圖1是示意性地示出本實(shí)用新型的基于溫度補(bǔ)償?shù)陌涂撕郎?yīng)應(yīng)力檢測裝置的一個(gè)示例的結(jié)構(gòu)圖。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，附圖中的元件僅僅是為了簡單和清楚起見而示出的，而且不一定是按比例繪制的。例如，附圖中某些元件的尺寸可能相對于其他元件放大了，以便有助于提高對本實(shí)用新型實(shí)施例的理解。

具體實(shí)施方式

在下文中將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的示范性實(shí)施例進(jìn)行描述。為了清楚和簡明起見，在說明書中并未描述實(shí)際實(shí)施方式的所有特征。然而，應(yīng)該了解，在開發(fā)任何這種實(shí)際實(shí)施例的過程中必須做出很多特定于實(shí)施方式的決定，以便實(shí)現(xiàn)開發(fā)人員的具體目標(biāo)，例如，符合與系統(tǒng)及業(yè)務(wù)相關(guān)的那些限制條件，并且這些限制條件可能會隨著實(shí)施方式的不同而有所改變。此外，還應(yīng)該了解，雖然開發(fā)工作有可能是非常復(fù)雜和費(fèi)時(shí)的，但對得益于本公開內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，這種開發(fā)工作僅僅是例行的任務(wù)。

在此，還需要說明的一點(diǎn)是，為了避免因不必要的細(xì)節(jié)而模糊了本實(shí)用新型，在附圖中僅僅示出了與根據(jù)本實(shí)用新型的方案密切相關(guān)的裝置結(jié)構(gòu)和/或處理步驟，而省略了與本實(shí)用新型關(guān)系不大的其他細(xì)節(jié)。

本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種基于溫度補(bǔ)償?shù)陌涂撕郎?yīng)應(yīng)力檢測裝置，其特征在于，巴克豪森效應(yīng)應(yīng)力檢測裝置包括正弦波發(fā)生器、功率放大器、第一MBN傳感器(作為工作傳感器)、第一前置放大器、第一一級帶通濾波器、第一主放大器、第一二級帶通濾波器、第一次級放大器、第一A/D轉(zhuǎn)換器、第二MBN傳感器(作為溫度補(bǔ)償傳感器)、第二前置放大器、第二一級帶通濾波器、第二主放大器、第二二級帶通濾波器、第二次級放大器、第二A/D轉(zhuǎn)換器、STM32控制模塊以及LCD顯示器；正弦波發(fā)生器的信號輸出端連接功率放大器的信號輸入端，功率放大器的第一信號輸出端連接第一MBN傳感器的信號輸入端，第一MBN傳感器的信號輸出端連接第一前置放大器的信號輸入端，第一前置放大器的信號輸出端連接第一一級帶通濾波器的信號輸入端，第一一級帶通濾波器的信號輸出端連接第一主放大器的信號輸入端，第一主放大器的信號輸出端連接第一二級帶通濾波器的信號輸入端，第一二級帶通濾波器的信號輸出端連接第一次級放大器的信號輸入端，第一次級放大器的信號輸出端連接第一A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸入端，第一A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸出端連接STM32控制模塊的第一信號輸入端；功率放大器的第二信號輸出端連接第二MBN傳感器的信號輸入端，第二MBN傳感器的信號輸出端連接第二前置放大器的信號輸入端，第二前置放大器的信號輸出端連接第二一級帶通濾波器的信號輸入端，第二一級帶通濾波器的信號輸出端連接第二主放大器的信號輸入端、第二主放大器的信號輸出端連接第二二級帶通濾波器的信號輸入端，第二二級帶通濾波器的信號輸出端連接第二次級放大器的信號輸入端，第二次級放大器的信號輸出端連接第二A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸入端，第二A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸出端連接STM32控制模塊的第二信號輸入端，STM32控制模塊的信號輸出端連接LCD顯示器的信號輸入端。

圖1示出了本實(shí)用新型的基于溫度補(bǔ)償?shù)陌涂撕郎?yīng)應(yīng)力檢測裝置100的一個(gè)示例性結(jié)構(gòu)。如圖1所示，巴克豪森效應(yīng)應(yīng)力檢測裝置100包括正弦波發(fā)生器101、功率放大器102、第一MBN傳感器103(作為工作傳感器)、第一前置放大器104、第一一級帶通濾波器105、第一主放大器106、第一二級帶通濾波器107、第一次級放大器108、第一A/D轉(zhuǎn)換器109、第二MBN傳感器110(作為溫度補(bǔ)償傳感器)、第二前置放大器111、第二一級帶通濾波器112、第二主放大器113、第二二級帶通濾波器114、第二次級放大器115、第二A/D轉(zhuǎn)換器116、STM32控制模塊117以及LCD顯示器118。

正弦波發(fā)生器101的信號輸出端連接功率放大器102的信號輸入端，功率放大器102的第一信號輸出端連接第一MBN傳感器103的信號輸入端，第一MBN傳感器103的信號輸出端連接第一前置放大器104的信號輸入端，第一前置放大器104的信號輸出端連接第一一級帶通濾波器105的信號輸入端，第一一級帶通濾波器105的信號輸出端連接第一主放大器106的信號輸入端，第一主放大器106的信號輸出端連接第一二級帶通濾波器107的信號輸入端，第一二級帶通濾波器107的信號輸出端連接第一次級放大器108的信號輸入端，第一次級放大器108的信號輸出端連接第一A/D轉(zhuǎn)換器109的信號輸入端，第一A/D轉(zhuǎn)換器109的信號輸出端連接STM32控制模塊117的第一信號輸入端。

功率放大器102的第二信號輸出端連接第二MBN傳感器110的信號輸入端，第二MBN傳感器110的信號輸出端連接第二前置放大器111的信號輸入端，第二前置放大器111的信號輸出端連接第二一級帶通濾波器112的信號輸入端，第二一級帶通濾波器112的信號輸出端連接第二主放大器113的信號輸入端、第二主放大器113的信號輸出端連接第二二級帶通濾波器114的信號輸入端，第二二級帶通濾波器114的信號輸出端連接第二次級放大器115的信號輸入端，第二次級放大器115的信號輸出端連接第二A/D轉(zhuǎn)換器116的信號輸入端，第二A/D轉(zhuǎn)換器116的信號輸出端連接STM32控制模塊117的第二信號輸入端，STM32控制模塊117的信號輸出端連接LCD顯示器118的信號輸入端。

正弦波發(fā)生器101產(chǎn)生正弦波，考慮到正弦波發(fā)生器101產(chǎn)生的正弦波不能給予巴克豪森噪聲傳感器足夠的驅(qū)動電流，需將正弦波經(jīng)功率放大器進(jìn)行功率放大后，再去激勵工作傳感器和補(bǔ)償傳感器。工作傳感器和補(bǔ)償傳感器輸出信號是微弱信號且頻帶寬，需要前置放大器放大，帶通濾波選頻，再經(jīng)放大器放大，二次濾波放大輸送到A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送至STM32模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將處理送往LCD顯示出來。

根據(jù)一種實(shí)現(xiàn)方式，第一MBN傳感器103的信號輸出端用于輸出第一傳感信號，第一傳感信號包括第一MBN傳感器103所檢測到的對應(yīng)的應(yīng)力信息和溫度信息；第二MBN傳感器110的信號輸出端用于輸出第二傳感信號，第二傳感信號包括第二MBN傳感器110所檢測到的對應(yīng)的溫度信息。

其中，由殘余應(yīng)力較大工件組成的工作傳感器(即第一MBN傳感器103)和由正常應(yīng)力工件組成的溫度補(bǔ)償傳感器(即第二MBN傳感器110)的結(jié)構(gòu)參數(shù)是完全一樣的；不同之處在于工作傳感器除了感受溫度外,還要受殘余應(yīng)力的影響,而溫度補(bǔ)償傳感器只感受溫度的變化。換句話說，工作傳感器的輸出信號同時(shí)含有殘余應(yīng)力和溫度的信息，而溫度補(bǔ)償傳感器的輸出信號只含有溫度信息，由此，通過STM32控制模塊117對第一傳感信號和第二傳感信號進(jìn)行減法運(yùn)算，可以使得計(jì)算結(jié)果相比現(xiàn)有技術(shù)更為準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。

另一方面，在本實(shí)用新型所采用的溫度補(bǔ)償方案中，在進(jìn)行溫度補(bǔ)償之前(即在減法運(yùn)算之前)，在前置放大的基礎(chǔ)上，再對第一傳感信號和第二傳感信號分別進(jìn)行兩級濾波和放大，可以使得放大后的第一傳感信號和第二傳感信號被更加準(zhǔn)確地檢測到，適用于溫度補(bǔ)償。由此，可以使得溫度補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果更為準(zhǔn)確，檢測結(jié)果的精度更高。

而若在前置放大的基礎(chǔ)上僅采用一級濾波和放大，則會使得放大后的第一傳感信號和第二傳感信號仍然比較微弱，檢測的結(jié)果較不準(zhǔn)確，不適于本實(shí)用新型基于溫度補(bǔ)償進(jìn)行應(yīng)力檢測的方案。

此外，若在進(jìn)行溫度補(bǔ)償之前(即在減法運(yùn)算之前)僅采用前置放大一級一級濾波和放大，然后對兩個(gè)傳感信號進(jìn)行減法運(yùn)算，再對減法后得到的信號進(jìn)行后續(xù)的二級濾波和放大，則仍然存在以下問題：溫度補(bǔ)償之前(即在減法運(yùn)算之前)的兩個(gè)傳感信號仍然比較微弱，檢測的結(jié)果不準(zhǔn)確，進(jìn)而使得溫度補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果不準(zhǔn)確。后續(xù)雖然對減法后得到的信號進(jìn)行了二級濾波和放大，但由于“減法后得到的信號”本身的不準(zhǔn)確，因此該方案仍不能夠提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

通過以上描述可知，本實(shí)用新型的基于溫度補(bǔ)償?shù)陌涂撕郎?yīng)應(yīng)力檢測裝置采用差動式單旁路勵磁結(jié)構(gòu),可實(shí)現(xiàn)鐵磁材料的殘余應(yīng)力無損連續(xù)檢測，即使在環(huán)境惡劣(溫度急劇變化)的情況下，也能夠準(zhǔn)確的檢測鐵磁材料工件的殘余應(yīng)力狀況。

本實(shí)用新型消除了傳統(tǒng)應(yīng)力檢測方法缺點(diǎn)的影響，可對檢測零件進(jìn)行逐一無損檢測，可穿透鍍層，檢測結(jié)果更準(zhǔn)確，更嚴(yán)格地保證了零件的品質(zhì)。

盡管根據(jù)有限數(shù)量的實(shí)施例描述了本實(shí)用新型，但是受益于上面的描述，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員明白，在由此描述的本實(shí)用新型的范圍內(nèi)，可以設(shè)想其它實(shí)施例。此外，應(yīng)當(dāng)注意，本說明書中使用的語言主要是為了可讀性和教導(dǎo)的目的而選擇的，而不是為了解釋或者限定本實(shí)用新型的主題而選擇的。因此，在不偏離所附權(quán)利要求書的范圍和精神的情況下，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。對于本實(shí)用新型的范圍，對本實(shí)用新型所做的公開是說明性的，而非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求書限定。