CN1099127A

CN1099127A - 铁磁材料几何形变的测量方法及装置

Info

Publication number: CN1099127A
Application number: CN 94104017
Authority: CN
Inventors: 程建平
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 1994-04-15
Filing date: 1994-04-15
Publication date: 1995-02-22

Abstract

一种铁磁材料几何形变的测量方法及装置，属测量仪器。该方法以被测铁磁材料工件伸入一线圈中作为传感器的铁芯，在传感器线圈中加以恒频、恒幅交变电压，再测量通线圈的电流。当被测工件通过线圈时，如线圈中的电流发生变化，则表示被测工件的体积发生变化，其电流变化大小与被测工件体积变化大小成正比。测量装置由传感器及信号处理系统二部分组成。信号处理系统由稳压电源、信号源、峰值检测电路、调零电路、超差显示电路、绝对值电路、调阈值电路和报警电路所组成。当被测工件体积变化超出预置的阈值时，报警电路发出报警信号，可以进行在线实时检测。

Description

本发明涉及铁磁材料几何形状变化的检测，属测量仪器领域。

目前在工业生产各种钢、铁线材的生产过程中，需要测量线材的直径是否超出公差范围，所以要对线材的直径进行在线测量。又如钢丝绳在使用过程中最好在现场及时检测钢丝绳的断裂情况。但是目前还没有简单而有效的在线测量方法。

本发明的目的是提供一种对铁磁材料的几何形变在线测量方法和装置。

本发明的目的是这样实现的：以铁磁材料的被测件作为铁芯，放在一作为传感器的线圈内，在线圈上加一恒频、恒幅交变电压，然后测量线圈中通过的电流值。测量时使被测工件通过线圈，如果线圈中电流有变化，即反映了线圈阻抗的变化，也即反映作为铁芯的铁磁被测工件体积的变化，线圈中电流变化的大小，与被测工件体积变化的大小成正比。将测得的线圈中的电流信号经过调零、差额放大、转换成绝对值，并与设定的阈值比较，即可发出报警信号或在显示器上显示。

其具体过程如图1。通过对传感器施加一个频率、幅度一定的交变电压而为其提供了一个稳定的工作点。用峰值检测电路获得传感器输出电流波形（也是正弦波）的峰值信息，并用调零电路将其保存下来。当铁芯的体积发生变化时，这个峰值信号也随之变化，将它与保存的信息作比较，就可得出一个与铁芯体积变化量有关的差值电压信号。由差额放大电路放大这个差额电压，再驱动表头，就可反映出所测材料的几何形变。由于这一差额电压有正有负（对应于铁芯变粗或者变细），所以须经过绝对值电路将其转换为单极性的电压信号，再与预先确定的阈值作比较，就可知道材料的形变是否已经超标，并决定报警电路是否动作。

说明附图如下：

图1为本发明测量装置测量流程图。

图2为本发明测量装置电路原理图。

结合附图说明实施例如下：

如前所述的铁磁材料几何形变的测量方法可由下述测量装置来实现本测量装置由传感器、信号处理系统二部分组成。传感器为一线圈，被测铁磁材料工件作为铁芯伸入线圈中，并在检测过程中可不断移动通过线圈。线圈加上一恒频、恒幅的交变电压，即可测得流过线圈的电流值，如通过线圈的被测工件体积（几何形状）产生变化，线圈中的电流即产生变化，对测得的电流信号经过调零，差额放大、转换成绝对值并与设定的阈值比较，即可得知被测工件的形变情况，即是否超出规定的指标。信号处理系统的电路原理图如图2，该电路由稳压电源（Ⅰ）、信号源（Ⅱ）、峰值检测电路（Ⅲ）、调零电路（Ⅳ）超差显示电路（Ⅴ）、绝对值电路（Ⅵ）、调阈值电路（Ⅶ）和报警电路（Ⅷ）八部分组成。其中稳压电源（Ⅰ）采用通用三端稳压器7812和7912构成。信号源（Ⅱ）为阻、容反馈振荡电路组成的正弦波发生器，其频率为10^KHz，幅度为6^V～7^V。峰值检测电路（Ⅲ）由运放F1、F2，电阻R₅、R₆、R₇、W₂和电容C₂、C₃，二极管D₁所组成。运放F1（LF347）及其外围元件实现将传感器来的电流信号转化为电压信号（也是正弦波）的作用，同时还起放大作用。电容C₂和电阻R₇组成高通滤波器，目的是滤除50^Hz干扰信号。运放F2（LF347）、二极管D₁和电容C₃组成峰值检测电路，用以拾取传感器输出经放大后的峰值信号。调零电路（Ⅳ）由运放F₃（LF347），电阻R₉、R₁₀、R₁₁、W₃及电容C₄所组成。电阻W₃固定端一端接+5.6V基准电压，一端接峰值检测电路输出端，可动端连至运放F3及其外围阻、容元件构成的同相放大器。若W₃已事先调零，运放F3输出为0V，当传感器输出信号辐值变化时，W₃可动端电位随之而变，从而使运放F3输出电平值移动。超差显示电路（Ⅴ）由表头（A），电阻R₁₂、R₁₃、R₁₄、W₄和转换开关SW1和二极管D₂、D₃所组成。从调零电路（Ⅳ）输出的信号经由电阻R₁₃、W₄或经由R₁₂（由转换开关SW1控制）进入表头A;R₁₄为限流电阻，D₂、D₃为限幅二极管，W₄用于校准表头。绝对值电路（Ⅵ）由运放F4（LF374）、F5（LF347），电阻R₁₅、R₁₆、R₁₇和电容C₅、C₆，二极管D₄、D₅所组成。运放F5和电容C₆、二极管D₅组成同相放大器;运放F4和电容C₅、二极管D₄、电阻R₁₅、R₁₇组成反相放大器运放F4的输入端接调零电路的输出端，运放F4，F5的输出端接调阈值电路输入端;输入正信号时反相放大器导通，同相放大器截止，输入负信号时则相反，所以此电路只能输出负的绝对值信号。阈值调节电路（Ⅶ）由运放F6（LF347），电阻R₁₈、R₁₉、R₂₀及电容C₇所组成。运放F6及其外围元件电阻R₁₈、R₁₉、R₂₀及电容C₇组成反相放大器。可变电阻W₅固定端一端接+5.6V电源，另一端接绝对值电路（Ⅵ）的输出端，可动端接运放F6的输入端。运放F6为反相放大器，其放大倍数较大，相当于一甄别器，当W₅可动端电压变化并超出阈值时，F6触发，输出高电平（约10V）报警信号。报警电路（Ⅷ）由三极管T，发光二极管D₇二极管D₆、蜂鸣器B、电阻R₂₁和开关SW2所组成。三极T的基极与阈值调节电路中的运放F6输出端相连，当运放F6输出高电平时，三极管T导通，蜂鸣器B发声，发光二极管D₇发光，达到报警的目的。二极管D₆用来保护蜂鸣器，开关SW2可用于选择是否需要蜂鸣器发声。

本发明的测量装置测量灵敏度高，可显示20^mm钢筋直径万分之六的变化。

Claims

1、一种铁磁材料几何形变的测量方法，其特征是以被测铁磁材料作为铁芯，放在一作为传感器的线圈内，在线圈上加一恒幅、恒频的交变电压，然后测量通过线圈的电流值，测量时使被测工件通过线圈，如果线圈中的电流有变化，则表明作为铁芯的被测工件体积有变化，线圈中电流变化的大小与被测工件体积变化的大小成正比。

2、一种按权利要求1所述的方法测量铁磁材料几何形变的装置，其特征是该装置由传感器和信号处理系统二部分所组成，所说的传感器为一线圈，被测铁磁材料工件作为铁芯伸入线圈中，所说的信号处理系统由稳压电源、信号源、峰值检测电路、调零电路、超差显示电路、绝对值电路、调阈值电路和报警电路所组成，所说的稳压电源为通用稳压器，所说的信号源为阻、容反馈振荡电路组成的正弦波发生器，所说的峰值检测电路由运放F1、F2，电阻R₅、R₆、R₇、W₂和电容C₂、C₃和二极管D₁所组成。运放F1和外围元件R₅、R₆，W₂组成放大电路，将由传感器输出的电流信号转化成电压信号并进行放大后输出至运放F2，运放F2和二极管D₁，电容C₃组成峰值检测电路，以拾取由传感器输出并经过放大的峰值信号，电容C₂和R₇组成高通滤波电路，以滤去运放F1输出信号的低频干扰信号，所说的调零电路由运放F3电阻R₉、R₁₀、R₁₁、W₃及电容C₄所组成，运放F3及其外围元件电阻R₉、R₁₀、R₁₁、电容C₄组成同相放大器，可变电阻。W₃固定端一端接峰值检测电路输出端，一端接电源，其滑动端接运放F3的输入端，所说的超差显示电路由表头，电阻R₁₂、R₁₃、R₁₄、W₄，二极管D₂、D₃，转换开关SW1所组成，由调零电路输出的信号经由电阻R₁₃、W₄或经由R₁₂（由转换开关SW1控制）进入表头，电阻R₁₄，二极管D₂、D₃为限压、限流元件，绝对值电路由运放F4、F5，电阻R₁₅、R₁₆、R₁₇和电容C₅、C₆，二极管D₄、D₅所组成。运放F5和电容C₆、二极管D₅组成同相放大器，运放F4，F5的输入端接调零电路输出端，其输出端接阈值调节电路的输入端，所说的阈值调节电路由运放F6，电阻R₁₈、R₁₉、R₂₀、W₅及电容C₇所组成，运放F6及其外围元件电阻R₁₈、R₁₉、R₂₀及电容C₇组成反相放大器，可变电阻W₅的一固定端接绝对值电路的输出端，另一固定端接5.6V电源，其可动端接运放F6的输入端，运放F6的输出端接报警电路，所说的报警电路由三极管T，发光二极管D₇，二极管D₆、蜂鸣器B、电阻R₂₁，开关SW2所组成。三极T的基极接阈值调节电路的输出端，三极管T导通与截止控制发光二极管D₇及蜂鸣器B。