基于TMR傳感器的ACFM檢測(cè)儀器的研制及試驗(yàn)研究.pdf

1、ACFM是一種新興的無損檢測(cè)技術(shù),這種方法利用電磁感應(yīng)的原理在工件表面感生出交變的電流,有缺陷存在時(shí)電流的流動(dòng)就會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),從而影響被檢測(cè)試件表面的磁場(chǎng)的分布。ACFM不僅能對(duì)缺陷進(jìn)行定性的分析,還能對(duì)缺陷進(jìn)行精確的定量的分析,這得益于這種方法具有很精確的數(shù)學(xué)模型。本文首先詳細(xì)分析了國(guó)內(nèi)外學(xué)者和專家對(duì)ACFM檢測(cè)方法的研究成果,也展望了ACFM未來的發(fā)展方向。從擾動(dòng)磁場(chǎng)檢測(cè)的基本原理出發(fā)設(shè)計(jì)了擾動(dòng)磁場(chǎng)檢測(cè)儀器,儀器分為硬件部分和軟件部分

2、兩大塊,硬件部分又分為探頭的設(shè)計(jì)和前端信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì);軟件部分分為用戶操作界面軟件和對(duì)ATmega128單片機(jī)的軟件編程。探頭的設(shè)計(jì)是擾動(dòng)磁場(chǎng)檢測(cè)儀器很重要的環(huán)節(jié),探頭的性能直接影響到整個(gè)儀器的檢測(cè)準(zhǔn)確度,探頭的設(shè)計(jì)包括傳感器的選擇和探頭骨架的選擇以及線圈匝數(shù)的選擇。本文對(duì)比了各種磁敏傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)最后選擇TMR傳感器作為擾動(dòng)磁場(chǎng)檢測(cè)儀器探頭的傳感器,探頭的骨架采用U型磁軛來產(chǎn)生聚磁的效應(yīng)使得在工件表面的電流流動(dòng)更平行規(guī)整,通過大量

3、的試驗(yàn)確定了探頭線圈繞制的匝數(shù)。前端電路的設(shè)計(jì)中,首先確定了整個(gè)儀器的供電方案,由于考慮到后期儀器功能的擴(kuò)展和便攜性的要求本文采用金升陽科技的電源模塊來產(chǎn)生高精度儀表放大器需要的±12V的電源,高精度儀表放大器采用TI公司的ina2128來放大傳感器采集到的信號(hào),前端電路的設(shè)計(jì)還包括濾波電路和真有效值變換電路的設(shè)計(jì)。本擾動(dòng)磁場(chǎng)檢測(cè)儀器探頭線圈的激勵(lì)源采用DDS芯片來產(chǎn)生精確的正弦波信號(hào),對(duì)DDS芯片的控制是有ATmega128單片機(jī)實(shí)現(xiàn)

4、的。由于DDS信號(hào)源的驅(qū)動(dòng)能力有限,不足以驅(qū)動(dòng)檢測(cè)探頭的線圈,所以還要采用一級(jí)功率放大提高信號(hào)源的帶載能力,考慮到后期儀器的擴(kuò)展功能本文采用的是TI公司的OPA548大電流功率放大器。AD采樣模塊采用的ATmega128單片機(jī)自帶的ADC模塊,這是一個(gè)精度為10的逐次逼近型數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的精度和速度完全滿足本檢測(cè)儀器的需求。AD采集的數(shù)據(jù)發(fā)送是通過ATmega128單片機(jī)的USART模塊來完成的,這個(gè)模塊是檢測(cè)儀器和計(jì)算機(jī)溝通的橋梁。最