CN202794106U - 基于巴克豪森原理的应力检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于巴克豪森原理的应力检测装置包括巴克豪森噪声信号处理采集模块、温度检测模块和码盘检测模块，其组成主要包括：磁化器、检测线圈、激励电路、信号调理电路、码盘检测模块、电源电路、数据采集卡、红外温度传感器、上位机和铁磁材料由于温度对巴克豪森噪声信号的影响不能忽略，在采集巴克豪森噪声信号的同时采集温度信号，并将结果数据保存，以分析不同温度下巴克豪森噪声信号的特点。本装置可以实现非接触式连续检测，实时采集、处理、保存和显示巴克豪森噪声信号、温度值和位移值，能够比较准确的检测钢轨一定位置的应力。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于巴克豪森原理的应力检测装置，适用于检测钢轨的应力和预测钢轨的疲劳状态，保证钢轨干线安全通行。
背景技术
铁磁性材料具有良好的弹性、塑性，并且具有坚硬、耐腐、实用、取之方便、价格便宜等特点，是目前乃至今后工业领域中普通材料无法替代的工业材料。在工程技术领域，如建筑物、桥梁、钢轨和管道等在使用过程中的损耗和寿命等工程技术指标不仅仅关系到产品的质量、寿命、价格，有些还关系到人的生命安全，因此包括钢轨在内的铁磁性材料的残余应力和疲劳的检测和预报成为工程技术界系带解决的关键问题之一。残余应力作为铁磁性材料的重要指标，也成为对铁磁性材料好坏进行评估的标准，如今常用的评估铁磁性材料的残余应力的常用NDT方法有：X射线法、电阻应变片法、超声检测法、金属磁记忆法和巴克豪森噪声法等。
在传统的铁磁性材料应力无损检测的方法中，大多数方法要么比较复杂需要耦合剂，要么只能检测比较表面的应力或裂纹，并不能很有效的检测铁磁性材料的应力，而巴克豪森噪声检测技术，是利用铁磁材料在磁化的过程中发生磁畴翻转这一微观理论而测量的，通过铁磁材料表面放置的检测线圈就可以拾取此信号。
发现此信号与应力存在单调的对应关系，通过标定巴克豪森噪声信号与应力的曲线，就可以测量铁磁材料的应力。此方法快捷，方便，成熟，更关键的是适合检测铁磁材料。而在应力测量过程中，温度对应力的影响不容忽视。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术不足，提供一种可同时考虑温度影响，更加精确检测铁磁材料应力的检测装置。
本实用新型通过以下技术方案实现：
一种基于巴克豪森原理的应力检测装置，包括铁磁材料、信号输入模块、磁化器、传感器模块、信号处理采集模块、系统处理显示模块以及电源电路；其中，
信号输入模块用于向磁化器输入信号；
磁化器用于接受信号输入模块传输的信号后对铁磁材料进行磁化，并产生磁信号；
传感器模块将磁信号转换为电压信号，电压信号经过信号处理采集模块后进入系统处理显示模块；
系统处理显示模块用于对实时采集的数据进行计算处理并显示；
电源电路用于实现不同工作模块的供电电压要求；
还包括温度检测模块，用于测量钢轨表面和轨腰处的温度，并将处理后温度数据传输至系统处理模块。
所述基于巴克豪森原理的应力检测装置，信号处理采集模块包括信号调理电路和高速数据采集卡；所述系统处理显示模块为上位机。
所述基于巴克豪森原理的应力检测装置，温度检测模块包括红外温度传感器以及采集温度信号的低速数据采集卡。
所述基于巴克豪森原理的应力检测装置，还包括码盘检测模块，用于准确定位每一个应力值在钢轨上的位置，该码盘检测模块包括码盘变相电路和单片机计数电路。
所述基于巴克豪森原理的应力检测装置，所述磁化器包括磁化线圈和铁氧体磁轭。
所述基于巴克豪森原理的应力检测装置，所述传感器模块包括检测线圈。
所述基于巴克豪森原理的应力检测装置，所述输入模块为激励电路，包括信号发生电路和功率放大电路。
本实用新型的有益效果在于：
1、由于温度对巴克豪森噪声信号的影响不能忽略，在采集巴克豪森噪声信号的同时采集温度信号，并将结果数据保存，以分析不同温度下巴克豪森噪声信号的特点。
2、本装置可以实现非接触式连续检测，实时采集、处理、保存和显示巴克豪森噪声信号、温度值和位移值，能够比较准确的检测钢轨一定位置的应力。
附图说明
图1为本实用新型基于巴克豪森原理的应力检测装置的结构示意图；
图2为铁磁材料试样应力加载模型示意图。
图中：1，磁化线圈；2，铁氧体磁轭；3，铁磁材料；4，检测线圈。
具体实施方式
本实用新型的基于巴克豪森原理的应力检测装置包括巴克豪森噪声信号处理采集模块、温度检测模块和码盘检测模块，其组成主要包括：磁化器、检测线圈、激励电路、信号调理电路、码盘检测模块、电源电路、数据采集卡、红外温度传感器、上位机和铁磁材料3。磁化器1包括磁化线圈1和铁氧体磁轭2；激励电路包括信号发生电路和功率放大电路；码盘检测模块包括码盘变相电路和单片机计数电路；数据采集卡包括采集巴克豪森噪声信号的高速数据采集卡和采集温度信号的低速数据采集卡；红外温度传感器分别测量双轨的表面和轨腰处的温度。
各部分工作原理如下，由信号发生电路产生频率为10Hz,峰峰值这2V的正弦波，经过功率放大电路进行放大，再将放大后电压峰-峰值为30V，频率为10HZ的激励信号送给磁化线圈1，对待测铁磁材料3进行磁化。检测线圈4作为设备的传感器来使用，将感应到的磁信号转换为电压信号。
信号调理电路实现对巴克豪森噪声信号的硬件滤波和放大，最后用高速数据采集卡采集巴克豪森噪声信号；同时红外温度传感器将采集到的温度数据经过低速数据采集卡，传送至上位机进行处理；码盘检测模块可以准确定位每一个应力值在铁磁材料上的位置。单片机通过计数旋转编码器所产生的脉冲，并通过串口通信将数据发送至上位机，经过一定的计算实现对位移的测量。
电源电路可以由供电电压均是+24V的两个20Ah的蓄电池和一个40Ah的蓄电池组成，实现不同工作模块的供电电压要求，如码盘检测模块需要+5V供电，信号调理电路需要±15V供电，激励电路需要±5V和±24V供电，红外温度传感器需要+24V供电，上位机需要±5V、±12V和+3.3V供电。
红外温度传感器进行温度测量，四个红外温度传感器分别测量铁磁材料的表面和腰处的温度，实现边移动边非接触地测量铁磁材料的温度。
整个系统实现对巴克豪森信号、温度信号和码盘信号的实时采集、处理和显示。
Claims (7)
1.一种基于巴克豪森原理的应力检测装置，其特征在于：包括铁磁材料、信号输入模块、磁化器、传感器模块、信号处理采集模块、系统处理显示模块以及电源电路；其中，
信号输入模块用于向磁化器输入信号；
磁化器用于接受信号输入模块传输的信号后对铁磁材料进行磁化，并产生磁信号；
传感器模块将磁信号转换为电压信号，电压信号经过信号处理采集模块后进入系统处理显示模块；
系统处理显示模块用于对实时采集的数据进行计算处理并显示；
电源电路用于实现不同工作模块的供电电压要求；
还包括温度检测模块，用于测量铁磁材料的温度，并将处理后温度数据传输至系统处理模块。
2.如权利要求1所述基于巴克豪森原理的应力检测装置，其特征在于：信号处理采集模块包括信号调理电路和高速数据采集卡；所述系统处理显示模块为上位机。
3.如权利要求1或2所述基于巴克豪森原理的应力检测装置，其特征在于：温度检测模块包括红外温度传感器以及采集温度信号的低速数据采集卡。
4.如权利要求3所述基于巴克豪森原理的应力检测装置，其特征在于：还包括码盘检测模块，用于准确定位每一个应力值在铁磁材料上的位置，该码盘检测模块包括码盘变相电路和单片机计数电路。
5.如权利要求4所述基于巴克豪森原理的应力检测装置，其特征在于：所述磁化器包括磁化线圈和铁氧体磁轭。
6.如权利要求5所述基于巴克豪森原理的应力检测装置，其特征在于：所述传感器模块包括检测线圈。
7.如权利要求6所述基于巴克豪森原理的应力检测装置，其特征在于：所述输入模块为激励电路，包括信号发生电路和功率放大电路。
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