本实用新型专利技术公开了一种基于脉冲涡流的便携式金属材料检测仪，它的组成包括：传感器探头(1)，信号调理电路(2)，数据采集卡(3)，便携式电脑(4)。传感器探头(1)与信号调理电路(2)相连接，信号调理电路(2)与数据采集卡(3)相连接，数据采集卡(3)与便携式电脑(4)相连接，在便携式电脑(4)的屏幕上通过生成的虚拟仪器界面操作整个检测仪。所述的传感器探头(1)组成包括：激励线圈、霍尔传感器、磁芯。脉冲涡流检测技术具有无接触式检测和表面无需清理的优点；可以实现对多层金属结构中不同位置不同深度下缺陷的检测；采用虚拟仪器结构降低测量仪器的开发与使用成本，便于携带。
A portable metal material detector based on pulsed eddy current
The utility model discloses a portable metal material detector based on pulse eddy current, which comprises a sensor probe (1), a signal conditioning circuit (2), a data acquisition card (3) and a portable computer (4). The sensor probe (1) is connected with the signal conditioning circuit (2), the signal conditioning circuit (2) is connected with the data acquisition card (3), the data acquisition card (3) is connected with the portable computer (4), and the whole detector is operated on the screen of the portable computer (4) through the generated virtual instrument interface. The sensor probe (1) comprises an excitation coil, a Hall sensor and a magnetic core. The pulsed eddy current testing technology has the advantages of non-contact testing and no need to clean the surface; it can realize the detection of defects at different positions and depths in multi-layer metal structure; it uses the virtual instrument structure to reduce the cost of development and use of measuring instruments, and is easy to carry.
【技术实现步骤摘要】
一种基于脉冲涡流的便携式金属材料检测仪
本技术属于电磁无损检测
，尤其是涉及金属材料检测的脉冲涡流检测系统。
技术介绍
作为现代工业的基础技术之一，无损检测在保证产品和工程质量上发挥着愈来愈重要的作用，其“质量卫士”的美誉已得到工业界的普遍认同。目前无损检测技术中有五大常规方法，分别是超声波无损检测、射线、磁粉、液体渗透和涡流检测。其中涡流检测技术提供了一种独特而低成本的高速大规模检测方法，已经在诸如核能、航空航天、海洋、高压、高温和高速工程系统以及汽车、发动机、机械零件、日用品的导电材料等相关的检测中得到了广泛使用，成为许多工业生产和维护的有机整体的一部分。据统计，现代全部无损检测工作中，采用涡流检测技术来完成的约占。在涡流检测中，传统方法是测量线圈阻抗的变化，由于线圈阻抗是缺陷信息的集中体现，不能揭示具体细节，无法满足现代工业发展的要求，而且传统涡流检测技术虽然适用于金属表面缺陷的检测，但是对于多层金属结构中层间或内部较深处出现的缺陷就显得无能为力。
技术实现思路
针对上述传统涡流检测技术存在的缺陷，本技术提出基于脉冲涡流加之应用虚拟仪器技术，实现一种基于脉冲涡流的便携式金属材料检测仪。本技术的技术方案：一种基于脉冲涡流的便携式金属材料检测仪，它的组成包括：传感器探头1，信号调理电路2，数据采集卡3，便携式电脑4。传感器探头1与信号调理电路2相连接，信号调理电路2与数据采集卡3相连接，数据采集卡3与便携式电脑4相连接，在便携式电脑4的屏幕上通过生成的虚拟仪器界面操作整个检测仪。所述的传感器探头1组成包括：激励线圈、霍尔传感器、磁芯。所述的信号调理电路2组成包括：信号发生器，功率放大器与信号放大电路。所述的信号放大电路选用的INA129仪用放大器为核心芯片，用一个滑动变阻器来改变放大电路的增益，电容和电阻、组成的高通滤波电路主要是用来滤除信号中的直流分量。本技术的技术效果：脉冲涡流检测技术属于电磁检测范围，具有无接触式检测和表面无需清理的优点；脉冲具有丰富的频谱内容包含从直流到甚至更高的频率分量，所以只需一次扫描就可以实现对多层金属结构中不同位置不同深度下缺陷的检测；对于厚度有变化的复杂多层结构的大面积扫描，可分辨结构变化和缺陷参数变化对信号的影响，而无需更换探头或改变设置参数。采用虚拟仪器结构降低了测量仪器的开发与使用成本，便于携带。附图说明图1是便携式金属材料检测仪组成图。图2是传感器探头结构图。图3是信号放大电路图。图中：1为传感器探头，2为传感器接口装置，3为信号采集卡，4为便携式电脑。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，对本技术做进一步的说明。1.便携仪的整体结构一种基于脉冲涡流的便携式金属材料检测仪，它的组成包括：传感器探头1，信号调理电路2，数据采集卡3，便携式电脑4。传感器探头1与信号调理电路2相连接，信号调理电路2与数据采集卡3相连接，数据采集卡3与便携式电脑4相连接，在便携式电脑4的屏幕上通过生成的虚拟仪器界面操作整个检测仪。如图1所示。所述的传感器探头1组成包括：激励线圈、霍尔传感器、磁芯。如图2所示。所述的信号调理电路2组成包括：信号发生器，功率放大器与信号放大电路。所述的信号放大电路选用的INA129仪用放大器为核心芯片，用一个滑动变阻器来改变放大电路的增益，电容C5和电阻R1、R2组成的高通滤波电路主要是用来滤除信号中的直流分量。如图3所示。2.传感器探头传感器探头主要部分组成，即激励线圈、磁传感器、磁芯，如图2所示为传感器探头结构示意图。其中，激励线圈用来产生脉冲变化的磁场，从而在金属导电试件中感生出瞬变涡流；磁传感器则用来测量被测导电试件表面处磁场强度的垂直分量，该磁场强度是原加磁场和涡流感生磁场二者的矢量合成；骨架是为所缠绕的激励线圈提供支撑，磁芯则为磁力线提供了通路，从而可以起到增强和聚集磁场的作用；探头外壳则是对探头起保护和一定的屏蔽作用。激励线圈的设计好坏也直接影响了传感器探头灵敏度的大小。有几个主要的参数要求被考虑，它们是漆包线的线径、线圈的内径、外径和高度以及线圈的匝数。目前没有精确的分析方法能够准确地确定这些参数的最优值，但是可以根据对线圈参数仿真结果的分析，确定这几个参数的遵循以下几条原则：线圈的内径越小，线圈周围磁场的分布越集中，有利于检测系统分辨率的提高；线圈的外径越大，在导电试件中感生出的涡流强度就越大，有利于检测系统灵敏度的提高；线圈的高度愈小，线圈周围的磁场愈集中，在试件中感应出的涡流强度也越大，因而较小的线圈高度既可以增加系统检测的分辨率，又有利于提高检测的灵敏度；在线圈中加入磁芯，能够大大地加强线圈周围的磁场强度，从而可以使得线圈的体积减小，也可以降低激励线圈上的功率；漆包线的线径越粗，线圈的阻抗越小，有利于减小通电线圈中产生的焦耳热，但是过粗又使得线圈的匝数减少，从而导致线圈产生的磁场强度变弱。因而，在对漆包线的选取，必须要综合考虑到线径和线圈匝数这两个因素之间的关系。利用霍尔效应，可以实现很多物理量的测量，如可以判断材料的导电类型、载流子浓度、载流子迁移率等主要参数。使用霍尔效应制成的传感器，还可以实现对电流、电压、位置以及磁场强度等诸多物理量的测量。选择霍尔传感器作为实验中所使用的磁传感器主要是由于其测量磁场强度的范围大和无滞后效应等优良特征，但是它也有灵敏度较低和频率响应范围较窄的缺点。3.信号放大电路由于采用的传感器输出的是微小电压信号，必须对这个微小信号进行放大处理之后，以适合数据采集卡的输入范围，使得采样信号的信噪比尽可能的提高。在本次设计中，放大电路选用的INA129仪用放大器为核心芯片。INA129是一款低功耗高精度的通用仪表放大器。它具有以下特点：使用方便，只需接入一个电阻就可以改变放大倍数；放大范围大，可以高达100倍；高共模抑制比(CMR)，最小可达120dB；适合精度要求较高的场合。信号放大电路如图3所示，这里选用了一个高稳定性50K的的滑动变阻器来改变放大电路的增益。电容C5和电阻R1、R2组成的高通滤波电路主要是用来滤除信号中的直流分量。4.虚拟仪器内置于便携式电脑内的虚拟仪器软件模块是由计算机的部分系统软件，工具软件和专为虚拟生物医学测量仪器设计的医学应用软件三部分组成的。主要功能是实现对整个仪器的有效管理，特别是生物医学信号的处理分析、存储、显示、打印等功能。最后提供友好的人机交互界面；实现比普通专用生物医学测量仪器更方便、快捷、可靠的操作；以及图形化的结果显示和自动化统计分析功能等。虚拟生物医学测量仪器硬件接口设计实质上是面向计算机总线的设计，因此必须遵循计算机系统总线的标准。一种是专用于笔记本电脑的PCMCIA(PersonalComputerMemoryCardInternationalAsso本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于脉冲涡流的便携式金属材料检测仪，它的组成包括：传感器探头(1)，信号调理电路(2)，数据采集卡(3)，便携式电脑(4)，传感器探头(1)与信号调理电路(2)相连接，信号调理电路(2)与数据采集卡(3)相连接，数据采集卡(3)与便携式电脑(4)相连接，在便携式电脑(4)的屏幕上通过生成的虚拟仪器界面操作整个检测仪，其特征在于：所述的传感器探头(1)组成包括：激励线圈、霍尔传感器、磁芯。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于脉冲涡流的便携式金属材料检测仪，它的组成包括：传感器探头(1)，信号调理电路(2)，数据采集卡(3)，便携式电脑(4)，传感器探头(1)与信号调理电路(2)相连接，信号调理电路(2)与数据采集卡(3)相连接，数据采集卡(3)与便携式电脑(4)相连接，在便携式电脑(4)的屏幕上通过生成的虚拟仪器界面操作整个检测仪，其特征在于：所述的传感器探头(1)组成包括：激励线圈、霍尔传感器、磁芯。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王绍帅，郭沫，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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