CN203216901U - 一种应力检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的目的针对现有技术不足，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应力检测装置。本实用新型包括电源模块、信号输入模块、磁化器、传感器模块、接收传感器模块输出的信号并对信号进行处理的信号处理采集模块和对实时采集的数据进行计算处理并显示的系统处理显示模块。优点：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、能够比较准确的检测钢铁构件一定位置的应力。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种应力检测装置，尤其是一种基于巴克豪森原理的结构应力检测装置，适用于检测钢铁材料的应力和预测钢铁材料的疲劳状态的应力检测装置，属于钢铁结构工程的技术领域。
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，因此钢铁材料的残余应力和疲劳的检测和预报成为工程技术界系待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可以忽视的。
发明内容
本实用新型的目的：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。
本实用新型的技术方案是一种应力检测装置，包括电源模块、信号输入模块、与被测对象相连的用来产生磁信号的磁化器、与被测对象相连的将产生的磁信号转化为电压信号输出的传感器模块、接收传感器模块输出的信号并对信号进行处理的信号处理采集模块和对实时采集的数据进行计算处理并显示的系统处理显示模块。
本实用新型的进一步改进，所述信号输入模块包括信号发生器和对信号进行放大的功率放大器。
本实用新型的进一步改进，所述磁化器包括与被测对象相连的铁氧化磁轭和磁化线圈。
本实用新型的进一步改进，所述信号处理采集模块包括与传感器模块输出依次相连的信号调整模块和数据采集卡。
本实用新型的进一步改进，所述系统处理显示模块包括工控机。
本实用新型的进一步改进，所述传感器模块包括检测线圈。
本实用新型装置与现有技术相比的有益效果是：
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、能够比较准确的检测钢铁构件一定位置的应力。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图。
图2是被测对象试样应力加载模型示意图。
其中：1、磁化线圈，2、铁氧化磁轭，3、被测对象，4、传感器模块，5、电源模块，6、信号发生器，7、功率放大器，8、信号调整模块，9、数据采集卡，10、工控机。
具体实施方式
结合附图1-图2对本实用新型进一步说明：
本实用新型的应力检测装置，包括电源模块5、信号输入模块、磁化器、传感器模块4、信号处理采集模块和系统处理显示模块。如图1所示。
本实用新型采用的电源模块5为现有技术中的电源，本实用新型采用电源模块用于实现不同模块的供电要求。
信号输入模块包括信号发生器6、功率放大器7。
本实用新型采用的信号发生器6选用MAXIM公司生产的芯片MAX038，它是一款精密高频波形发生器，在选择合适的外围部件的情况下，可以产生准确的峰-峰值为2V的正弦波、三角波、方波和锯齿波等信号。
本实用新型采用的功率放大器7选用NS公司生产的LM3886TF芯片，该芯片具有输出功率大、失真度比较小、保护功能齐全、工作稳定可靠等特点。
磁化器包括铁氧化磁轭2和磁化线圈1。
本实用新型采用的铁氧化磁轭2采用MnZn铁氧体材料加工制成。该材料的特点为起始磁导率较高，较高的饱和磁感应强度，它是1MHz以下频段范围磁性最优良的铁氧体材料。
本实用新型采用的磁化线圈1由漆包线在U型磁轭的中间位置绕制而成，绕线过程中要尽量保持绕线方向一致同时紧密地排列在一起，通以交流电压，产生交变的磁场。
传感器模块4包括检测线圈。检测线圈传感器不仅能较好地反映磁场的变化率，而且在检测高频磁场信号方面具有较强的灵敏性，磁芯为镍锌铁氧体，与所接收的巴克豪森信号中心频率相近，接收效果具佳。
信号处理采集模块包括信号调整模块8和数据采集卡9。
本实用新型所述的信号调整模块8为现有技术中的信号调整模块，本实用新型中的信号调整模块用来对传感器模块4输出的信号进行滤波和放大。本实用新型采用的信号调整模块8可以减小弱信号的衰减，调整输入信号的幅值以适合高速数据采集卡的输入电压范围，使得采样信号的信噪比尽可能的提高。
本实用新型采用的数据采集卡9选用凌华公司生产的型号为DAQ2010的数据采集卡。该采集卡支持32位3.3V或5V PCI总线，14位A/D分辨率，采样频率最高可达2MHz，双极性/单极性模拟量输入，8K A/D采样FIFO。同时该数据采集卡基于PCI总线技术，在使用过程中直接与工控机的PCI接口相连，构成实验室数据采集和分析处理系统。
本实用新型所述的系统处理显示模块为现有技术中工控机，用来对系统信号进行实时采集、处理和显示。本实用新型采用的工控机选用研祥公司生产的型号为EC9-1811VD2NA的Embedded ATX结构的工控机。它是一款同时拥有高性能画图能力，高速运算能力和高速I/O处理能力的单板电脑。
本实用新型的应力检测装置包括电源模块5、信号输入模块、与被测对象3相连的用来产生磁信号的磁化器、与被测对象3相连的将产生的磁信号转化为电压信号输出的传感器模块4、接收传感器模块4输出的信号并对信号进行处理的信号处理采集模块和对实时采集的数据进行计算处理并显示的系统处理显示模块。
本实用新型各部分工作原理如下，
由信号发生器6产生频率为10Hz，峰-峰值为2V的正弦波，经过功率放大器7进行放大，再将放大后电压峰-峰值为30V，频率为10HZ的信号送给磁化线圈1，对待测被测对象3进行磁化；检测线圈4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9采集巴克豪森噪声信号；
电源模块5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。
系统处理显示模块即工控机10实现对巴克豪森信号实时采集、处理和显示，通过巴克豪森信号实时反映钢铁构件的应力状态。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种应力检测装置，其特征在于：包括电源模块(5)、信号输入模块、与被测对象(3)相连的用来产生磁信号的磁化器、与被测对象(3)相连的将产生的磁信号转化为电压信号输出的传感器模块(4)、接收传感器模块(4)输出的信号并对信号进行处理的信号处理采集模块和对实时采集的数据进行计算处理并显示的系统处理显示模块。
2.根据权利要求1所述的应力检测装置，其特征在于：所述信号输入模块包括信号发生器(6)和对信号进行放大的功率放大器(7)。
3.根据权利要求1所述的应力检测装置，其特征在于：所述磁化器包括与被测对象(3)相连的铁氧化磁轭(2)和磁化线圈(1)。
4.根据权利要求1所述的应力检测装置，其特征在于：所述信号处理采集模块包括与传感器模块(4)输出依次相连的信号调整模块(8)和数据采集卡(9)。
5.根据权利要求1所述的应力检测装置，其特征在于：所述系统处理显示模块包括工控机(10)。
6.根据权利要求1所述的应力检测装置，其特征在于：所述传感器模块(4)包括检测线圈。
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN203216901U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106248781A (zh) * | 2016-07-27 | 2016-12-21 | 南京航空航天大学 | 一种基于巴克豪森原理的材料磁特性与应力检测方法 |
| CN109632156A (zh) * | 2019-01-07 | 2019-04-16 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于巴克豪森效应的微推力测量系统 |
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2013
- 2013-02-01 CN CN 201320060515 patent/CN203216901U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN109632156A (zh) * | 2019-01-07 | 2019-04-16 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于巴克豪森效应的微推力测量系统 |
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