一种基于趋肤效应的铁磁导体相对磁导率检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于趋肤效应的铁磁导体相对磁导率检测装置，包括电阻检测单元、主控单元、输入单元和显示单元；所述电阻检测单元包括交流恒流源和电压检测电路，所述交流恒流源电连接在待测样品两端，所述电压检测电路与待测样品上任意选取的两个检测点电连接，并检测两个所述检测点之间的电压；所述主控单元分别与所述交流恒流源、电压检测电路、输入单元和显示单元电连接。本实用新型专利技术是一种基于趋肤效应的铁磁导体相对磁导率检测装置，有效避免了待测样品本身以及闭合磁路漏磁、绕制线圈麻烦等问题，简单巧妙，检测结果准确，实现了无损精确测量，具有高效率整体检测、操作方便、高灵敏度等优势，具有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电磁无损检测
，尤其涉及一种基于趋肤效应的铁磁导体相对磁导率检测装置。
技术介绍
材料的磁导率是重要的基本物理常数，磁性导体材料的磁导率关系到变压器、电机、整流器、电感器、信号耦合器、磁致伸缩器件、电声器件、信号和功率转换器等的品质。而且材料的磁导率与材料的成分、结构、热处理、力学冲击、疲劳损伤、电磁屏蔽和干扰等密切相关，因此基于磁导率的检测也广泛应用于材料分类、结构检测、探伤、电磁兼容工程等领域，具有广泛应用。磁导率的有效检测关系到产品性能、成本、使用寿命、甚至产品安全。如何准确可靠地测量磁导率有重要意义。常规的磁导率检测方法主要有：冲击电流法，示波器法，LC谐振法，感应小信号放大法，磁滞回线法，线圈阻抗法(伏安法、VNA法，电桥法)等。这些方法的共同特点是待测样品本身或待测样品与探头构成磁回路，并采用激励和感应两个线圈上信号计算材料磁导率。共同问题是：闭合磁路漏磁难以控制、环形样品难以加工、两线圈松紧程度和位置都可能影响测试。还有一种方法是通过分析二维细长圆柱导体和三维圆环导体内部的电磁场分布，推导并给出由规则导体内部阻抗求磁导率的近似计算公式(含几何参数)；用阻抗分析仪测量规则导体内部阻抗代入公式计算磁导率的方法。该方法计算和处理复杂，对样品的几何参数敏感，内阻的测量误差可能影响磁导率计算准确度。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于趋肤效应的铁磁导体相对磁导率检测装置。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于趋肤效应的铁磁导体相对磁导率检测装置，包括电阻检测单元、主控单元、输入单元和显示单元；所述电阻检测单元包括交流恒流源和电压检测电路，所述交流恒流源电连接在待测样品两端，为待测样品两端提供低频段和高频段交流信号，所述电压检测电路与待测样品上任意选取的两个检测点电连接，并检测两个所述检测点之间的电压；所述主控单元分别与所述交流恒流源、电压检测电路、输入单元和显示单元电连接。本技术的有益效果是：本技术的一种基于趋肤效应的铁磁导体相对磁导率检测装置，有效避免了待测样品本身以及闭合磁路漏磁、绕制线圈麻烦等问题，简单巧妙，检测结果准确，实现了无损精确测量，具有高效率整体检测、操作方便、高灵敏度等优势，具有较好的应用前景。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进：进一步：所述交流恒流源的信号频率由所述主控单元控制可调。上述进一步方案的有益效果是：通过选择信号频率连续可调的交流恒流源，可以比较方便的切换加在待测样品两端的恒流交流信号的频率，从而方便检测出两个所述检测点之间的高频电阻和低频电阻。进一步：所述交流恒流源提供的低频段交流信号的频率范围为0-120Hz，高频段交流信号的频率范围为10K-5MHz。上述进一步方案的有益效果是：通过调节所述交流恒流源的信号频率，可比较方便的检测出待测样品上两个所述检测点之间部分在高频交流恒流 源和低频交流恒流源激励下的电阻值。更为重要的是，对于常见的大部分铁磁性材料，在上述频率范围内其电阻率基本保持不变，这样也可以使得检测结果更加准确。进一步：所述电压检测电路包括放大器、滤波器和AD转换电路。所述放大器与待测样品上两个所述检测点电连接，对两个所述检测点之间的电压信号放大；所述滤波器电连接在所述放大器与所述AD转换电路之间，并对放大后的所述电压信号进行滤波处理；所述AD转换电路电连接在所述滤波器与所述主控单元之间，用于对放大滤波后的电压信号进行模数转换处理。上述进一步方案的有益效果是：通过所述放大器和滤波器可以对两个所述检测点之间的电压信号依次进行放大和滤波处理，可以去除信号中的无用信号，提高检测结果的精度。进一步：所述电压检测电路包括锁相放大器，且所述交流恒流源与所述锁相放大器电连接，并为所述锁相放大器提供同步信号。上述进一步方案的有益效果是：通过所述锁相放大器对两个所述检测点之间的电压信号进行锁相放大处理，并抑制噪声，提高检测结果的精度。进一步：所述主控单元采用单片机，如Atmega16微控制器。上述进一步方案的有益效果是：ATmega16是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16的数据吞吐率高达1MI PS/MHz，从而满足测控和数据处理需要。进一步：所述输入单元为键盘或触摸显示屏，接收外部输入的待测样品电阻率或两个所述检测点之间的长度、待测样品的直径以及高频和低频交流信号频率。进一步：还包括呈封闭立体状的外壳，所述交流恒流源、电压检测电路和主控单元均设置在所述外壳内，所述输入单元和显示单元均设置在所述外 壳的一侧面板上。上述进一步方案的有益效果是：通过上述方式可以使得整个检测装置方便携带和转移，操作简单，显示直观，大大提高了检测效率。进一步：所述外壳上设有所述显示单元一侧的面板上还设四个接线端子，其中两个所述接线端子与所述交流恒流源电连接，另外两个所述接线端子与所述电压检测电路电连接。上述进一步方案的有益效果是：通过所述接线端子可以方便将外部待测样品与所述电压检测电路和交流恒流源电连接，使用的时候非常方便。进一步：所述接线端子为BNC接口。附图说明图1为本技术的一种基于趋肤效应的铁磁导体相对磁导率检测装置电气结构示意图；图2为本技术的一种基于趋肤效应的铁磁导体相对磁导率检测装置面板示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。如图1所示，一种基于趋肤效应的铁磁导体相对磁导率检测装置电气结构示意图，包括电阻检测单元、主控单元、输入单元和显示单元；所述电阻检测单元包括交流恒流源和电压检测电路，所述交流恒流源电连接在待测样品两端，所述电压检测电路与待测样品上任意选取的两个检测点电连接，并检测两个所述检测点之间的电压；所述主控单元分别与所述交流恒流源、电压检测电路、输入单元和显示单元电连接。本实施例中，所述交流恒流源的信号频率由所述主控单元控制可调。通过选择信号频率连续可调的交流恒流源，可以比较方便的切换加在待测样品两端的恒流交流信号的频率，从而方便检测出两个所述检测点之间的高频电阻和低频电阻。本实施例中，所述交流恒流源提供的低频段交流信号的频率范围为通过调节所述交流恒流源的信号频率，可比较方便的检测出待测样品上两个所述检测点之间部分在高频交流恒流源和低频交流恒流源激励下的电阻值。更为重要的是，对于常见的大部分钢铁材质，在上述频率范围内的交流恒流源信号的激励下，其电阻率基本保持不变，这样也可以使得检测结果更加准确。优选地，所述交流恒流源提供的低频段交流信号的频率范围为10-120Hz，高频段交流信号的频率范围为20K-1MHz。优选地，所述电压检测电路包括放大器、滤波器和AD转换电路。所述放大器与待测样品上两个所述检测点电连接，对两个所述检测点之间的电压信号放大；所述滤波器电连接在所述放大器与所述AD转换电路之间，并对放大后的所述电压信号进行滤波处理；所述AD转换电路电连接在所述滤波器与所述主控单元之间，用于对放大滤波后的电压信号进行模数转换处理。通过所述放大器、滤波器和AD转换电路可以对两个所述检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于趋肤效应的铁磁导体相对磁导率检测装置，其特征在于：包括电阻检测单元、主控单元、输入单元和显示单元；所述电阻检测单元包括交流恒流源和电压检测电路，所述交流恒流源电连接在待测样品两端，为待测样品两端提供低频段和高频段交流信号，所述电压检测电路与待测样品上任意选取的两个检测点电连接，并检测两个所述检测点之间的电压；所述主控单元分别与所述交流恒流源、电压检测电路、输入单元和显示单元电连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于趋肤效应的铁磁导体相对磁导率检测装置，其特征在于：包括电阻检测单元、主控单元、输入单元和显示单元；所述电阻检测单元包括交流恒流源和电压检测电路，所述交流恒流源电连接在待测样品两端，为待测样品两端提供低频段和高频段交流信号，所述电压检测电路与待测样品上任意选取的两个检测点电连接，并检测两个所述检测点之间的电压；所述主控单元分别与所述交流恒流源、电压检测电路、输入单元和显示单元电连接。2.根据权利要求1所述一种基于趋肤效应的铁磁导体相对磁导率检测装置，其特征在于：所述交流恒流源的信号频率由所述主控单元控制可调。3.根据权利要求2所述一种基于趋肤效应的铁磁导体相对磁导率检测装置，其特征在于：所述交流恒流源提供的低频段交流信号的频率范围为0-120Hz，高频段交流信号的频率范围为10K-5MHz。4.根据权利要求1所述一种基于趋肤效应的铁磁导体相对磁导率检测装置，其特征在于：所述电压检测电路包括放大器、滤波器和AD转换电路；所述放大器与待测样品上两个所述检测点电连接，对两个所述检测点之间的电压信号放大；所述滤波器电连接在所述放大器与所述AD转换电路之间，并对放大后的所述电压信号进行滤波处理；所述AD转换电路电连接在所述滤波器与所述主控单元之间，用于对放大滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨勇，安虹宇，杨文璐，汤型正，王华俊，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：新型
国别省市：湖北;42