電接口由外部的電源為電池組和主控芯片供電，電源檢測模塊主要用來檢測電源電壓并且向主控芯片提供工作電壓，如果電池組電力不足，電源檢測模塊檢測到電壓欠壓的情況時，電源檢測模塊提供給主控芯片的工作電壓就會發(fā)生變化,為了防止與主控芯片相連的全橋逆變器輸出電流的改變,主控芯片控制改變?nèi)珮蚰孀兤鞯墓β?使輸出的電流保持不變，用于確保全橋逆變器產(chǎn)生符合系統(tǒng)要求的頻率的電流。同時，主控芯片還接受來自外部控制按鍵的信息。
[0035]本實用新型的磁場產(chǎn)生裝置的核心是全橋逆變器,用于將電池提供的直流電以逆變的方式轉(zhuǎn)化為頻率可控的交流電,輸出到如圖1所示的交叉磁軛中，使交叉磁軛產(chǎn)生符合系統(tǒng)要求的磁場。具體的說，全橋逆變器需要在一次充磁時間，即單位充磁周期內(nèi)，為交叉磁軛提供至少兩個不同頻率的交流電流,用以解決單一頻率無法同時檢測近表面缺陷和深埋缺陷的問題,本實用新型的實施方式中，全橋逆變器需要兩路。給交叉磁軛兩組線圈提供電流，四個磁極兩兩一組,相當(dāng)于2個磁軛(即交叉磁軛),分別由兩相具有一定相位差的正弦交變電流激磁，在工件—t形成復(fù)合磁場。
[0036]如附圖9中所示的使用不同頻率的方波信號進行檢測時，頻率較高(例如約50IIZ)時，只能發(fā)現(xiàn)近表面的缺陷，隨著頻率的提高，檢測深度越來越淺，隨著頻率的降低,檢測深度越來越深,但是頻率大于50HZ時,檢測深度與約50HZ時相比，并沒有較大改變，因此,全橋逆變器輸出的交流頻率控制在不大于50HZ的范圍。
[0037]圖6為本實用新型的磁場檢測裝置，磁場檢測裝置設(shè)有檢測磁場磁場強度的霍爾傳感器陣列，霍爾傳感器陣列包含若干個霍爾傳感器單元,在磁場產(chǎn)生裝置對工件表面進行磁化的同時，磁場檢測裝置中的霍爾傳感器陣列檢測其所在區(qū)域特定幾個方向的磁場強度，數(shù)據(jù)采集模塊采集霍爾傳感器陣列輸出的磁場強度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理模塊對磁場強度數(shù)據(jù)與理想無裂痕情況下的磁力線強度及走向?qū)Ρ?將結(jié)果通過數(shù)據(jù)顯示模塊顯示出來。其中，如附圖7所示的霍爾傳感器單元,霍爾傳感器單元的數(shù)量可以根據(jù)實際成像的面積進行設(shè)定，可以是一個、兩個、三個、四個或者更多。每個霍爾傳感器單元包含四個霍爾傳感器，該單元中的四個霍爾傳感器方向為垂直均分平面的四條相交于一點的直線所指的8個方向。霍爾傳感器陣列中的多個霍爾傳感器單元的放置可根據(jù)需要進行設(shè)計，在本實用新型的--些實施例中，可以如附圖8所示的排列方式進行霍爾傳感器單元的設(shè)計，即所有的霍爾傳感器單元中的霍爾傳感器朝向相同的8個方向。在本實用新型中，交叉磁軛形成的旋轉(zhuǎn)磁場的N或者S的方向,設(shè)置至少包含一個霍爾傳感器單兀的霍爾傳感器陣列，用于檢測通過工件的磁力線。在本實用新型的一些實施例中，也可以在交叉磁軛形成的旋轉(zhuǎn)磁場的N和S的方向，均設(shè)置至少包含-一個霍爾傳感器單元的霍爾傳感器陣列，用于檢測磁力線當(dāng)前的數(shù)值。同時在本實用新型的系統(tǒng)中，霍爾傳感器單元指向的8個方向形成的平面與交叉磁軛的磁場方向垂直，以便測量更加準(zhǔn)確。
[0038]在圖13所示的在磁粉探傷深度試塊上進行試驗的實施方式中，磁場產(chǎn)生裝置的全橋逆變器為兩路，其中一路的電路原理圖如圖3所示,主控芯片采用型號為ATMEGA48PA的單片機芯片,它的電路原理圖如圖4所示，電源檢測模塊采用的是如圖5所示的電路原理圖。使用的單位充磁周期為3秒，在3秒的充磁周期內(nèi)，全橋逆變器產(chǎn)生如圖13所示的周期分別為0.2秒、0.1秒、0.05秒、0.025秒和0.02秒，即頻率分別為5HZ、10HZ、20HZ、40HZ、50HZ的5個頻率的交流電流,輸出給交叉磁軛。將周期劃分為8份,使用主控芯片控制,使兩組磁軛在單位充磁周期內(nèi)對應(yīng)輸出如圖12所示的兩組電流，產(chǎn)生圖11所示的八個方向的磁場。
[0039]具體來說,使用如圖1所示的交叉磁軛,見圖12的極化電流,在第一個八分之一周期內(nèi)線圈LI和L2、L3和L4通過電流產(chǎn)生的磁場滿足圖12中I號方向，第二個八分之一周期內(nèi)線圈LI和L2通過電流產(chǎn)生的磁場滿足圖12中2號方向,第三個八分之一周期內(nèi)線圈LI和L2, L3和L4產(chǎn)生的磁場滿足圖12中3號方向,在第四個八分之一周期內(nèi)線圈L3和IA產(chǎn)生磁場滿足圖12中4號方向，在第五個八分之一周期內(nèi)線圈LI和L2、L3和L.4通過電流產(chǎn)生的磁場滿足圖12中5號方向，第六個八分之--周期內(nèi)線圈LI和L2通過電流產(chǎn)生的磁場滿足圖12中6號方向，第七個八分之一周期內(nèi)線圈LI和L2,L3和L4產(chǎn)生的磁場滿足圖12中7號方向，在第八個八分之一周期內(nèi)線圈L3和L4產(chǎn)生磁場滿足圖12中8號方向,采用這種方式可以節(jié)省25%的電能。
[0040]霍爾傳感器陣列需要同時檢測每個八分之一周期內(nèi)，如圖11所示的8個方向的磁場強度，數(shù)據(jù)采集模塊采集霍爾傳感器陣列發(fā)出的數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行A/D轉(zhuǎn)換，然后交由數(shù)據(jù)處理模塊與無損狀態(tài)下的磁力線強度進行比對,判斷是否存在裂痕,如果有裂痕估計裂痕大概方向，最后由數(shù)據(jù)顯示模塊以圖像的方式顯示出來真實的磁場損傷情況。在此過程中，全橋逆變器產(chǎn)生的頻率不大于50HZ,電源檢測模塊為主控芯片提供工作電壓并檢測電源電壓，當(dāng)電源出現(xiàn)欠壓情況時，主控芯片將控制改變?nèi)珮蚰孀兤鞯墓β剩蛊漭敵鲭娏鞑蛔?，確保磁場產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的磁場強度維持不變。
【主權(quán)項】
1.一種基于霍爾傳感器陣列的電磁探傷系統(tǒng),其特征在于:包括磁場產(chǎn)生裝置和磁場檢測裝置,所述磁場產(chǎn)生裝置包括提供交變電流的全橋逆變器,與全橋逆變器相連的主控芯片、充電接口、交叉磁軛；所述磁場檢測裝置包括依次相連的霍爾傳感器陣列、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊，霍爾傳感器陣列設(shè)置在交叉磁軛產(chǎn)生的磁場區(qū)域內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于霍爾傳感器陣列的電磁探傷系統(tǒng)，其特征在于:所述磁場產(chǎn)生裝置還包括電源檢測模塊、控制按鍵、電池組,充電接口連接到電池組和全橋逆變器，電池組連接到電源檢測模塊和全橋逆變器，主控芯片連接到全橋逆變器，全橋逆變器連接到交叉磁軛，控制按鍵連接到主控芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于霍爾傳感器陣列的電磁探傷系統(tǒng),其特征在于:所述霍爾傳感器陣列由至少一個霍爾傳感器單元組成，每個霍爾傳感器單元包含四個霍爾傳感器，該單元中的四個霍爾傳感器方向為朝向均分平面的四條相交于一點的直線所指的8個方向，在交叉磁軛形成的磁場中的N或者S的方向上,設(shè)置包含這8個方向的霍爾傳感器單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于霍爾傳感器陣列的電磁探傷系統(tǒng),其特征在于:所述霍爾傳感器單元指向的8個方向形成的平面與交叉磁軛的磁場方向垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于霍爾傳感器陣列的電磁探傷系統(tǒng)，其特征在于:所述全橋逆變器提供的交變電流頻率不大于50HZ。
【專利摘要】本實用新型提供一種基于霍爾傳感器陣列的電磁探傷系統(tǒng)，包括磁場產(chǎn)生裝置和磁場檢測裝置，磁場產(chǎn)生裝置包括提供交變電流的全橋逆變器，與全橋逆變器相連的主控芯片、充電接口、交叉磁軛；磁場檢測裝置包括依次相連的霍爾傳感器陣列、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊，霍爾傳感器陣列設(shè)置在交叉磁軛產(chǎn)生的磁場區(qū)域內(nèi)。本實用新型可以在克服磁粉探傷磁粉殘留和磁粉、載液浪費的同時，還具有安全性高、檢測靈敏度高、檢測范圍廣方面的優(yōu)點。
【IPC分類】G01N27-84
【公開號】CN204462077
【申請?zhí)枴緾N201420857770
【發(fā)明人】黃新超, 李文廣, 禹紅麗, 吳紅英
【申請人】河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2014年12月30日