專利名稱：不銹鋼、銅焊條同軸度檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電子檢測(cè)儀器，特別是一種利用電渦流技術(shù)對(duì)不銹鋼、銅焊條同軸度進(jìn)行測(cè)量的檢測(cè)儀器。
電渦流技術(shù)應(yīng)用于七、八十年代，它是一種無(wú)損、無(wú)接觸測(cè)量的檢測(cè)技術(shù)，測(cè)距是其應(yīng)用之一，其原理是當(dāng)金屬材料靠近帶有高頻電的傳感器時(shí)，高頻電將會(huì)在金屬表面層產(chǎn)生渦流效應(yīng)，金屬材料與傳感器之間的距離不同，渦流效應(yīng)的強(qiáng)弱也不同，這種效應(yīng)將使傳感器上的諧振電壓不同，通過(guò)對(duì)這種不同距離時(shí)的電壓信號(hào)變化，就能實(shí)現(xiàn)測(cè)距目的。1986年原子能出版社出版了一本由譚祖根、汪樂(lè)宇編著的《電渦流檢測(cè)技術(shù)》，書中介紹了一種由傳感器、晶振電路、放大電路和檢、濾波電路組成的用于檢測(cè)平面形金屬距傳感器端面距離的電渦流檢測(cè)電原理圖。這種檢測(cè)技術(shù)存在的主要不足是檢測(cè)范圍較窄，其被檢測(cè)體主要是平面形金屬，而對(duì)于圓柱形金屬檢測(cè)體(如焊條)，在檢測(cè)時(shí)就會(huì)出理靈敏度明顯下降和性能不穩(wěn)定的問(wèn)題，其原因在于它的靈敏度與線圈外徑D和圓柱體直徑d有著密切地關(guān)系，當(dāng)D/d＞5時(shí)，其靈敏度就會(huì)相對(duì)于平面形金屬體下降十幾倍，所以，一般對(duì)于圓柱形金屬特別是D/d＞1圓柱體，該測(cè)量技術(shù)難以保證它的靈敏度，另外，據(jù)資料介紹，當(dāng)D取10mm測(cè)Ф3.2～Ф4.0時(shí)這種檢測(cè)原理的測(cè)量范圍僅有2mm，所以它本身就限制了對(duì)圓形金屬體的測(cè)量條件，因此該技術(shù)不能適用于如焊條等圓柱體的同軸度測(cè)量。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種利用渦流、紅外、精密放大等技術(shù)，使測(cè)量范圍寬，靈敏度高、性能穩(wěn)定的不銹鋼、銅焊條同軸度檢測(cè)儀。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的，不銹鋼、銅焊條同軸度檢測(cè)儀，它包括可轉(zhuǎn)動(dòng)的焊條支架，傳感器、同軸度與直流電轉(zhuǎn)換電路、顯示器、電源，其中轉(zhuǎn)換電路是由高頻恒流電路、阻抗變換電路、高頻放大電路和檢濾波電路構(gòu)成，其特征是檢測(cè)儀還包括一個(gè)檢測(cè)判斷電路、模擬開關(guān)電路、可調(diào)報(bào)警器和一個(gè)位于支架邊的紅外探測(cè)器；傳感器由超低電阻率金屬絲雙股混線制成，檢測(cè)判斷電路是由阻抗變換電路、差動(dòng)比例積分放大電路和模擬開關(guān)構(gòu)成；模擬開關(guān)電路是由精密差動(dòng)放大電路、模擬開關(guān)芯片、靈敏度調(diào)節(jié)電位器和正反相偏轉(zhuǎn)調(diào)整電位器構(gòu)成；可調(diào)報(bào)警器是由報(bào)警臨界值給定電路、比較電路和峰鳴器平面二極管電路構(gòu)成；本實(shí)用新型的電連接關(guān)系是這樣的傳感器的兩端分別接轉(zhuǎn)換電路中高頻恒流電路的輸出端和轉(zhuǎn)換電路中的地線端G，轉(zhuǎn)換電路的信號(hào)輸出端A和地線端G分別接檢測(cè)判斷電路中阻抗變換電路中的運(yùn)算放大器的反相輸入端A和地線端G，阻抗變換電路的信號(hào)輸出端A′和地線端通過(guò)差動(dòng)比例積分放大電路的對(duì)應(yīng)端口分別接至模擬開關(guān)的輸入端Y和地線端G，模擬開關(guān)的控制端B接紅外探測(cè)器的紅外光敏器件的輸出端，模擬開關(guān)的兩個(gè)輸出端Y1和Y3分別接模擬開關(guān)電路中精密差動(dòng)放大電路的運(yùn)放反相端和顯示器的輸入端，精密差動(dòng)放大電路中運(yùn)放同相端與模擬開關(guān)芯片的Y端口相連，其輸出返回接檢測(cè)判斷電路中模擬開關(guān)的X端，模擬開關(guān)中的X1端口接模擬開關(guān)電路中模擬開關(guān)芯片的X端，模擬開關(guān)電路中靈敏度調(diào)節(jié)電位器的輸入端與模擬開關(guān)芯片的X0、X1、X3相連，其輸出端分別接顯示器和可調(diào)報(bào)警器中的比較電路的輸入端，正反相偏轉(zhuǎn)調(diào)整電位器的輸出端接模擬開關(guān)芯片的Y0、Y1、Y3端口；可調(diào)報(bào)警器中比較電路的運(yùn)算放大器反相輸入端與檢測(cè)判斷電路中模擬開關(guān)的Y3端相接，報(bào)警臨界值給定電路的輸入接正負(fù)電源，其輸出與比較電路的運(yùn)算放大器同相輸入端相接，比較電路的輸出端與峰鳴器平面二極管電路的三極管基極相連，其輸出為聲與光；電源的正負(fù)極與地線端分別對(duì)應(yīng)連接紅外探測(cè)器、轉(zhuǎn)換電路、檢測(cè)判斷電路、模擬開關(guān)電路、可用報(bào)警器的正負(fù)極及地線端。
本實(shí)用新型在使用前先校準(zhǔn)模擬開關(guān)電路中正反向偏轉(zhuǎn)電位器和靈敏度調(diào)節(jié)電位器，即用所測(cè)焊條同規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)焊條進(jìn)行測(cè)量，調(diào)整正、反向偏轉(zhuǎn)電位器，使顯示器指針擺動(dòng)時(shí)對(duì)稱于“0”刻度線，調(diào)整靈敏度調(diào)節(jié)電位器以使顯示器顯示值與標(biāo)準(zhǔn)焊條的同軸度實(shí)際值相一致。使用時(shí)先打開電源開關(guān)，開關(guān)上的指示燈亮，再按下模擬開關(guān)電路中正反相偏轉(zhuǎn)電位器中的焊條規(guī)格開關(guān)，其指示燈亮，然后旋轉(zhuǎn)檢測(cè)判斷電路中差動(dòng)比例放大電路中的調(diào)零電位器使指針對(duì)準(zhǔn)零刻度線，最后旋轉(zhuǎn)可調(diào)報(bào)警器中報(bào)警臨界值給定電路中的電位器至“廠標(biāo)值”，將焊條放上支架，使焊條進(jìn)入紅外開關(guān)的凹槽擋住紅外光，手工轉(zhuǎn)動(dòng)或啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)焊條一圈后，顯示器顯示該焊條的同軸度數(shù)值。它的工作原理是未放焊條時(shí)，傳感器上的諧振交流電壓保持不變?cè)O(shè)為Vo，在1V左右，經(jīng)阻抗變換、放大、檢波和濾波后，轉(zhuǎn)換電路輸出為Vo′，12～14V直流量進(jìn)入檢測(cè)判斷電路的阻抗變換電路，輸出仍在10～12V左右，這一直流信號(hào)進(jìn)入差動(dòng)比例積分放大電路后輸出為0，若不為0，則調(diào)整檢測(cè)判斷電路中差動(dòng)比例放大電路中的調(diào)零電位器使其為0，此0電位信號(hào)進(jìn)入模擬開關(guān)，由于紅外開關(guān)光敏器件未被擋住，模擬開關(guān)的Y與Y3連通，該信號(hào)進(jìn)顯示器顯示為0。當(dāng)放上焊條時(shí)，焊芯表面產(chǎn)生電渦流效應(yīng)，導(dǎo)致傳感器上電壓下降，下降的幅度取決于焊芯軸線距傳感器端面的距離，若焊條不偏心，轉(zhuǎn)動(dòng)焊條則這一下降值是固定的設(shè)為Vg，由傳感器上壓降為Vo～Vg，若不同軸，即焊條轉(zhuǎn)動(dòng)的軸線即藥皮的軸線與焊芯的軸線不一致。轉(zhuǎn)動(dòng)焊條時(shí)，焊芯軸線距傳感器端面距離也在改變，同軸偏差越大，則這變化量越大，焊條轉(zhuǎn)動(dòng)一周，傳感器上電壓值在Vo～Vg上下波動(dòng)一周，設(shè)這一波動(dòng)量為△Vg，則△Vg即代表了同軸度，即將同軸度轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷褐怠鱒g。放上不偏心焊條，轉(zhuǎn)換電路輸出為V′o-V′g，焊條轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其變化量為△V′g，其輸出為V′o－V′g-△V′g’這一信號(hào)進(jìn)入檢測(cè)判斷電路的差動(dòng)比例放大電路，其輸出為K1(V′g+△V′g)。如具有偏心的焊條放上后，紅外開關(guān)給模擬開關(guān)控制端信號(hào)為零電平，轉(zhuǎn)換開關(guān)將K1(V′g+△V′g)信號(hào)送進(jìn)模擬開關(guān)電路中的精密差動(dòng)放大電路中運(yùn)放的反相端，這一運(yùn)放的同相端信號(hào)來(lái)自模擬開關(guān)芯片的Y端口，Y端口與Y0、Y1、Y3其中之一相連(根據(jù)焊條規(guī)格由正反相偏轉(zhuǎn)電位器的焊條規(guī)格選擇開關(guān)決定)，Y0、Y1、Y3的信號(hào)來(lái)自正反向偏轉(zhuǎn)電位器的輸出端，上述運(yùn)放的輸出端信號(hào)為K2△vg，這一輸出信號(hào)返回模擬開關(guān)芯片的X端口，其X1端口接模擬開關(guān)電路中模擬開關(guān)芯片的X端口，即K2△V′g信號(hào)由X端口進(jìn)入模擬開關(guān)芯片，經(jīng)X0、X1、X3端口與靈敏度調(diào)節(jié)電位器的輸入端相連，K2△Vg經(jīng)靈敏度電位器進(jìn)入顯示器與報(bào)警器，即K2△V′g在顯示器的微安表上得到顯示，K2△Vg進(jìn)入報(bào)警器電路中的比較電路運(yùn)放的反相端，其同相端電位由報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)定電位器決定，當(dāng)K2△Vg超過(guò)“標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)定值”，則報(bào)警。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著的積極效果是(1)測(cè)量范圍較寬，可以對(duì)Ф1.6～Ф6.0mm的不銹鋼焊條與銅焊條的同軸度進(jìn)行測(cè)量；(2)本檢測(cè)儀由于在對(duì)傳感器制作技術(shù)上加以改進(jìn)，以及后續(xù)電路的合理設(shè)計(jì)，加之對(duì)傳感器和轉(zhuǎn)換電路采取了屏蔽措施，使得整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力大大加強(qiáng)，靈敏度也得以顯著提高，其最高靈敏度可超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)主值1.6倍；(3)本檢測(cè)儀對(duì)于不同規(guī)格的焊條靈敏度可分別調(diào)節(jié)，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)值可在實(shí)際值的0.5～1.5倍范圍內(nèi)設(shè)，既靈活又方便，且具有指示燈與聲響的雙重報(bào)警信號(hào)。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下附圖和實(shí)施例給出。


圖1是根據(jù)本實(shí)用新型所述不銹鋼、銅焊條檢測(cè)儀的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2為檢測(cè)儀各組成部件的電連接關(guān)系示意圖。
下面根據(jù)附圖，以WPX-3型焊條同軸度測(cè)量?jī)x為例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
參見圖1，根據(jù)本實(shí)用新型制作的不銹鋼、銅焊條檢測(cè)儀，它是由可轉(zhuǎn)動(dòng)的支架1、紅外探測(cè)器2、傳感器3、同軸度與直流量轉(zhuǎn)換電路4、檢測(cè)判斷電路5、模擬開關(guān)電路6、顯示器7、報(bào)警器8和電源9組成。支架1由鋁材制成，當(dāng)支架1壓上焊條后，焊條可通過(guò)軸承由一步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，也可手工轉(zhuǎn)動(dòng)，支架1位于傳感器3側(cè)面，紅外探測(cè)器2設(shè)置于傳感器3與支架1的旁邊，當(dāng)支架1上裝有焊條時(shí)，焊條應(yīng)正好擋住紅外光，傳感器3采用Ф0.27～Ф0.19mm銀合金線，在聚四氟乙烯骨架上繞制后經(jīng)浸漆烘干處理，外引線用雙層屏蔽信號(hào)線，為抗電磁干擾，在傳感器外加用鋁合金屏蔽層(24)，參見圖2，同軸度與直流量轉(zhuǎn)換電路4中包括1MHz高頻恒流電路20、場(chǎng)效應(yīng)管3DJ7H阻抗變換電路21、3DK130B高頻放大電路22和檢濾波電路23，高頻恒流電路20產(chǎn)生高頻電經(jīng)傳感器2與地相連，傳感器2上的電壓信號(hào)與場(chǎng)效應(yīng)管阻抗變換電路21的輸入端相連，其輸出端與高頻放大電路22中晶體管基極相連，高頻放大電路22的輸出與檢濾波電路23的輸入端相連，檢濾波電路的輸出即為同軸度與直流量轉(zhuǎn)換電路4的輸出端，為防電磁干擾，在整個(gè)轉(zhuǎn)換電路4外加有鋁合金屏蔽合25。檢測(cè)判斷電路5主要由阻抗變換電路10，差動(dòng)比例積分放大電路11和模擬開關(guān)12構(gòu)成，阻抗變換電路10由四運(yùn)放084構(gòu)成，它的作用是增大輸入電阻，降低差動(dòng)比例積分放大電路11輸入信號(hào)的內(nèi)阻，提高靈敏度，差動(dòng)比例積分放大電路11由單運(yùn)放μA741組成，作用在于使同軸度與直流量轉(zhuǎn)換電路4在無(wú)焊條壓上時(shí)，其輸出信號(hào)為0，即零位調(diào)整功能，模擬開關(guān)12選用雙四選-4052芯片，它是電子型無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)。模擬開關(guān)電路6是由精密差動(dòng)放大電路13、模擬開關(guān)芯片14、靈敏度調(diào)節(jié)電位器15和正反相偏轉(zhuǎn)調(diào)整電位器16構(gòu)成，模擬開關(guān)芯片14由雙四選-4052芯片兩片組成六選一模擬開關(guān)，正反相偏轉(zhuǎn)電位器16由限壓電阻與精密多圈電位器組成，電位器調(diào)壓范圍在0到0.3V之間，即電位器調(diào)整一圈，調(diào)壓0.03V左右以提高儀器的穩(wěn)定性。靈敏度調(diào)節(jié)電位器15由總調(diào)電位器及分調(diào)電位器組成，電位器是精密線繞電位器，對(duì)每種規(guī)格的焊條可單獨(dú)調(diào)整其靈敏度及左右偏轉(zhuǎn)對(duì)稱性，顯示器7選用了專用微安表，其最大量程為±250μA，零電流時(shí)，指針在表頭的中央位置，焊條向外偏心(正偏)則指針右轉(zhuǎn)，焊條向內(nèi)偏心，指針左轉(zhuǎn)，其內(nèi)阻小于100Ω，其型號(hào)為44C2A。報(bào)警器8由報(bào)警臨界值給定電路17，比較電路18、峰鳴器平面二極管電路19組成。報(bào)警臨界值給定電路17主要由報(bào)警值電位器組成，它是精密多圈電位器,并配有限流電阻，其輸入為正負(fù)電源，電位器中心抽頭的電壓值調(diào)定在-0.5～+0.5V之間，電源9采用橋式整流，π型濾波三端穩(wěn)壓塊穩(wěn)壓，輸出電壓+15V，-15V，輸出電流1.5A，它的正負(fù)極和地線端分別接紅外探測(cè)器2，轉(zhuǎn)換電路4，檢測(cè)判斷電路5，模擬開關(guān)電路6以及可調(diào)報(bào)警器8的正負(fù)極和地線端。
權(quán)利要求1.一種不銹鋼、銅焊條同軸度檢測(cè)儀，它包括可轉(zhuǎn)動(dòng)的焊條支架[1]、傳感器[3]、轉(zhuǎn)換電路[4]，顯示器[7]、電源[9]，其中轉(zhuǎn)換電路[4]是由高頻恒流電路[20]、阻抗變換電路[21]、高頻放大電路[22]和檢濾波電路[23]構(gòu)成，其特征是檢測(cè)儀還包括一個(gè)檢測(cè)判斷電路[5]、模擬開關(guān)電路[6]，可調(diào)報(bào)警器[8]和一個(gè)位于支架[1]邊的紅外探測(cè)器[2]；傳感器[3]由超低電阻率金屬絲雙股混繞制成，檢測(cè)判斷電路[5]是由阻抗變換電路[10]、差動(dòng)比例積分放大電路[11]和模擬開關(guān)[12]構(gòu)成，模擬開關(guān)電路[6]是由精密差動(dòng)放大電路[13]、模擬開關(guān)芯片[14]、靈敏度調(diào)節(jié)電位器[15]和正反相偏轉(zhuǎn)調(diào)整電位器[16]構(gòu)成；可調(diào)報(bào)警器[8]是由報(bào)警臨界值給定電路[17]、比較電路[18]和峰鳴器平面二極管電路[19]構(gòu)成；本實(shí)用新型的電連接關(guān)系是這樣的；傳感器[3]的兩端分別接轉(zhuǎn)換電路[4]中高頻恒流電路[20]的輸出端和轉(zhuǎn)換電路[4]中的地線端G，轉(zhuǎn)換電路[4]的信號(hào)輸出端A和地線端G分別接檢測(cè)判斷電路[5]中阻抗變換電路[10]中的運(yùn)算放大器的反相輸入端A和地線端G，阻抗變換電路[10]的信號(hào)輸出端A′和地線端通過(guò)差動(dòng)比例積分放大電路[11]的對(duì)應(yīng)端口分別接至模擬開關(guān)[12]的輸入端Y和地線端G，模擬開關(guān)[12]的控制端B接紅外探測(cè)器[2]的紅外光敏器件的輸出端，模擬開關(guān)[12]的兩個(gè)輸出端Y1和Y3分別接模擬開關(guān)電路[6]中精密差動(dòng)放大電路[13]的運(yùn)放反相端和顯示器[7]的輸入端，精密差動(dòng)放大電路[13]中運(yùn)放同相端與模擬開關(guān)芯片[14]的Y端口相連，其輸出返回接檢測(cè)判斷電路[5]中模擬開關(guān)[12]的X端口，模擬開關(guān)[12]中的X1端口接模擬開關(guān)電路[6]中模擬開關(guān)芯片[14]的X端口，模擬開關(guān)電路[6]中靈敏度調(diào)節(jié)電位器[15]的輸入端與模擬開關(guān)芯片[14]的X0、X1、X3相連，其輸出端分別接顯示器[7]和可調(diào)報(bào)警器[8]中的比較電路[18]的輸入端，正反相偏轉(zhuǎn)調(diào)整電位器[16]的輸出端接模擬開關(guān)芯片[14]的Y0、Y1、Y3端口；可調(diào)報(bào)警器[8]中比較電路[18]的運(yùn)算放大器反相輸入端與檢測(cè)判斷電路[5]中模擬開關(guān)[12]的Y3端相接，報(bào)警臨界值給定電路[17]的輸入接正負(fù)電源，其輸出與比較電路[18]的運(yùn)算放大器同相輸入端相接，比較電路[18]的輸出端與峰鳴器平面二極管電路[19]的三極管基極相連，其輸出為聲與光；電源[9]的正負(fù)極與地線端分別對(duì)應(yīng)連接紅外探測(cè)器[2]、轉(zhuǎn)換電路[4]、檢測(cè)判斷電路[5]、模擬開關(guān)電路[6]、可調(diào)報(bào)警器[8]的正負(fù)極及地線端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼、銅焊條同軸度檢測(cè)儀，其特征是傳感器[3]和轉(zhuǎn)換電路[4]外都罩有金屬屏蔽層[24]和[25]。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種不銹鋼、銅焊條同軸度檢測(cè)儀，它主要利用電渦流技術(shù)，通過(guò)紅外探測(cè)器和傳感器獲取焊條在旋轉(zhuǎn)中與傳感器之間距離的變化而產(chǎn)生的不同電壓信號(hào)，經(jīng)轉(zhuǎn)換、檢測(cè)判斷、模擬開關(guān)等電路的放大、檢波、濾波及調(diào)整處理，最終結(jié)果與預(yù)先設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值比較后，由報(bào)警器和顯示器報(bào)警顯示，與現(xiàn)有儀器相比，測(cè)試范圍寬(Φ1.6mm～Φ6.0mm)，靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)，使用靈活方便，可廣泛應(yīng)用于不銹鋼、銅焊條同軸度的檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01B7/31GK2258271SQ96231728
公開日1997年7月23日 申請(qǐng)日期1996年4月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月26日
發(fā)明者王克鴻, 徐越蘭 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)