CN2258271Y

CN2258271Y - 不锈钢、铜焊条同轴度检测仪

Info

Publication number: CN2258271Y
Application number: CN 96231728
Authority: CN
Inventors: 王克鸿; 徐越兰
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1997-07-23
Anticipated expiration: 2006-04-26

Abstract

本实用新型公开了一种不锈钢、铜焊条同轴度检测仪，它主要利用电涡流技术，通过红外探测器和传感器获取焊条在旋转中与传感器之间距离的变化而产生的不同电压信号，经转换、检测判断、模拟开关等电路的放大、检波、滤波及调整处理，最终结果与预先设定标准值比较后，由报警器和显示器报警显示，与现有仪器相比，测试范围宽(Φ1.6mm～Φ6.0mm)，灵敏度高，抗干扰能力强，使用灵活方便，可广泛应用于不锈钢、铜焊条同轴度的检测。

Description

不锈钢、铜焊条同轴度检测仪

本实用新型涉及一种电子检测仪器，特别是一种利用电涡流技术对不锈钢、铜焊条同轴度进行测量的检测仪器。

电涡流技术应用于七、八十年代，它是一种无损、无接触测量的检测技术，测距是其应用之一，其原理是当金属材料靠近带有高频电的传感器时，高频电将会在金属表面层产生涡流效应，金属材料与传感器之间的距离不同，涡流效应的强弱也不同，这种效应将使传感器上的谐振电压不同，通过对这种不同距离时的电压信号变化，就能实现测距目的。1986年原子能出版社出版了一本由谭祖根、汪乐宇编著的《电涡流检测技术》，书中介绍了一种由传感器、晶振电路、放大电路和检、滤波电路组成的用于检测平面形金属距传感器端面距离的电涡流检测电原理图。这种检测技术存在的主要不足是检测范围较窄，其被检测体主要是平面形金属，而对于圆柱形金属检测体(如焊条)，在检测时就会出理灵敏度明显下降和性能不稳定的问题，其原因在于它的灵敏度与线圈外径D和圆柱体直径d有着密切地关系，当D/d＞5时，其灵敏度就会相对于平面形金属体下降十几倍，所以，一般对于圆柱形金属特别是D/d＞1圆柱体，该测量技术难以保证它的灵敏度，另外，据资料介绍，当D取10mm测Ф3.2～Ф4.0时这种检测原理的测量范围仅有2mm，所以它本身就限制了对圆形金属体的测量条件，因此该技术不能适用于如焊条等圆柱体的同轴度测量。

本实用新型的目的在于提供一种利用涡流、红外、精密放大等技术，使测量范围宽，灵敏度高、性能稳定的不锈钢、铜焊条同轴度检测仪。

本实用新型的目的是通过以下技术措施来实现的，不锈钢、铜焊条同轴度检测仪，它包括可转动的焊条支架，传感器、同轴度与直流电转换电路、显示器、电源，其中转换电路是由高频恒流电路、阻抗变换电路、高频放大电路和检滤波电路构成，其特征是检测仪还包括一个检测判断电路、模拟开关电路、可调报警器和一个位于支架边的红外探测器；传感器由超低电阻率金属丝双股混线制成，检测判断电路是由阻抗变换电路、差动比例积分放大电路和模拟开关构成；模拟开关电路是由精密差动放大电路、模拟开关芯片、灵敏度调节电位器和正反相偏转调整电位器构成；可调报警器是由报警临界值给定电路、比较电路和峰鸣器平面二极管电路构成；本实用新型的电连接关系是这样的：传感器的两端分别接转换电路中高频恒流电路的输出端和转换电路中的地线端G，转换电路的信号输出端A和地线端G分别接检测判断电路中阻抗变换电路中的运算放大器的反相输入端A和地线端G，阻抗变换电路的信号输出端A′和地线端通过差动比例积分放大电路的对应端口分别接至模拟开关的输入端Y和地线端G，模拟开关的控制端B接红外探测器的红外光敏器件的输出端，模拟开关的两个输出端Y1和Y3分别接模拟开关电路中精密差动放大电路的运放反相端和显示器的输入端，精密差动放大电路中运放同相端与模拟开关芯片的Y端口相连，其输出返回接检测判断电路中模拟开关的X端，模拟开关中的X₁端口接模拟开关电路中模拟开关芯片的X端，模拟开关电路中灵敏度调节电位器的输入端与模拟开关芯片的X₀、X₁、X₃相连，其输出端分别接显示器和可调报警器中的比较电路的输入端，正反相偏转调整电位器的输出端接模拟开关芯片的Y₀、Y₁、Y₃端口；可调报警器中比较电路的运算放大器反相输入端与检测判断电路中模拟开关的Y₃端相接，报警临界值给定电路的输入接正负电源，其输出与比较电路的运算放大器同相输入端相接，比较电路的输出端与峰鸣器平面二极管电路的三极管基极相连，其输出为声与光；电源的正负极与地线端分别对应连接红外探测器、转换电路、检测判断电路、模拟开关电路、可用报警器的正负极及地线端。

本实用新型在使用前先校准模拟开关电路中正反向偏转电位器和灵敏度调节电位器，即用所测焊条同规格的标准焊条进行测量，调整正、反向偏转电位器，使显示器指针摆动时对称于“0”刻度线，调整灵敏度调节电位器以使显示器显示值与标准焊条的同轴度实际值相一致。使用时先打开电源开关，开关上的指示灯亮，再按下模拟开关电路中正反相偏转电位器中的焊条规格开关，其指示灯亮，然后旋转检测判断电路中差动比例放大电路中的调零电位器使指针对准零刻度线，最后旋转可调报警器中报警临界值给定电路中的电位器至“厂标值”，将焊条放上支架，使焊条进入红外开关的凹槽挡住红外光，手工转动或启动电动机转动焊条一圈后，显示器显示该焊条的同轴度数值。它的工作原理是：未放焊条时，传感器上的谐振交流电压保持不变设为V_o，在1V左右，经阻抗变换、放大、检波和滤波后，转换电路输出为V_o′，12～14V直流量进入检测判断电路的阻抗变换电路，输出仍在10～12V左右，这一直流信号进入差动比例积分放大电路后输出为0，若不为0，则调整检测判断电路中差动比例放大电路中的调零电位器使其为0，此0电位信号进入模拟开关，由于红外开关光敏器件未被挡住，模拟开关的Y与Y3连通，该信号进显示器显示为0。当放上焊条时，焊芯表面产生电涡流效应，导致传感器上电压下降，下降的幅度取决于焊芯轴线距传感器端面的距离，若焊条不偏心，转动焊条则这一下降值是固定的设为Vg，由传感器上压降为V_o～V_g，若不同轴，即焊条转动的轴线即药皮的轴线与焊芯的轴线不一致。转动焊条时，焊芯轴线距传感器端面距离也在改变，同轴偏差越大，则这变化量越大，焊条转动一周，传感器上电压值在V_o～V_g上下波动一周，设这一波动量为△Vg，则△Vg即代表了同轴度，即将同轴度转变为电压值△V_g。放上不偏心焊条，转换电路输出为V′_o-V′_g，焊条转动时，其变化量为△V′_g，其输出为V′_o－V′_g-△V′_g’这一信号进入检测判断电路的差动比例放大电路，其输出为K₁(V′_g+△V′_g)。如具有偏心的焊条放上后，红外开关给模拟开关控制端信号为零电平，转换开关将K₁(V′_g+△V′_g)信号送进模拟开关电路中的精密差动放大电路中运放的反相端，这一运放的同相端信号来自模拟开关芯片的Y端口，Y端口与Y₀、Y₁、Y₃其中之一相连(根据焊条规格由正反相偏转电位器的焊条规格选择开关决定)，Y₀、Y₁、Y₃的信号来自正反向偏转电位器的输出端，上述运放的输出端信号为K_2△vg，这一输出信号返回模拟开关芯片的X端口，其X₁端口接模拟开关电路中模拟开关芯片的X端口，即K₂△V′_g信号由X端口进入模拟开关芯片，经X₀、X₁、X₃端口与灵敏度调节电位器的输入端相连，K₂△Vg经灵敏度电位器进入显示器与报警器，即K₂△V′_g在显示器的微安表上得到显示，K₂△V_g进入报警器电路中的比较电路运放的反相端，其同相端电位由报警标准值设定电位器决定，当K₂△V_g超过“标准值设定值”，则报警。

本实用新型与现有技术相比，其显著的积极效果是：(1)测量范围较宽，可以对Ф1.6～Ф6.0mm的不锈钢焊条与铜焊条的同轴度进行测量；(2)本检测仪由于在对传感器制作技术上加以改进，以及后续电路的合理设计，加之对传感器和转换电路采取了屏蔽措施，使得整个系统的抗干扰能力大大加强，灵敏度也得以显著提高，其最高灵敏度可超过标准主值1.6倍；(3)本检测仪对于不同规格的焊条灵敏度可分别调节，企业标准值可在实际值的0.5～1.5倍范围内设，既灵活又方便，且具有指示灯与声响的双重报警信号。

本实用新型的具体结构由以下附图和实施例给出。

图1是根据本实用新型所述不锈钢、铜焊条检测仪的结构原理示意图。

图2为检测仪各组成部件的电连接关系示意图。

下面根据附图，以WPX-3型焊条同轴度测量仪为例对本实用新型作进一步详细描述。

参见图1，根据本实用新型制作的不锈钢、铜焊条检测仪，它是由可转动的支架1、红外探测器2、传感器3、同轴度与直流量转换电路4、检测判断电路5、模拟开关电路6、显示器7、报警器8和电源9组成。支架1由铝材制成，当支架1压上焊条后，焊条可通过轴承由一步进电机带动旋转，也可手工转动，支架1位于传感器3侧面，红外探测器2设置于传感器3与支架1的旁边，当支架1上装有焊条时，焊条应正好挡住红外光，传感器3采用Ф0.27～Ф0.19mm银合金线，在聚四氟乙烯骨架上绕制后经浸漆烘干处理，外引线用双层屏蔽信号线，为抗电磁干扰，在传感器外加用铝合金屏蔽层(24)，参见图2，同轴度与直流量转换电路4中包括1MHz高频恒流电路20、场效应管3DJ7H阻抗变换电路21、3DK130B高频放大电路22和检滤波电路23，高频恒流电路20产生高频电经传感器2与地相连，传感器2上的电压信号与场效应管阻抗变换电路21的输入端相连，其输出端与高频放大电路22中晶体管基极相连，高频放大电路22的输出与检滤波电路23的输入端相连，检滤波电路的输出即为同轴度与直流量转换电路4的输出端，为防电磁干扰，在整个转换电路4外加有铝合金屏蔽合25。检测判断电路5主要由阻抗变换电路10，差动比例积分放大电路11和模拟开关12构成，阻抗变换电路10由四运放084构成，它的作用是增大输入电阻，降低差动比例积分放大电路11输入信号的内阻，提高灵敏度，差动比例积分放大电路11由单运放μA741组成，作用在于使同轴度与直流量转换电路4在无焊条压上时，其输出信号为0，即零位调整功能，模拟开关12选用双四选-4052芯片，它是电子型无触点开关。模拟开关电路6是由精密差动放大电路13、模拟开关芯片14、灵敏度调节电位器15和正反相偏转调整电位器16构成，模拟开关芯片14由双四选-4052芯片两片组成六选一模拟开关，正反相偏转电位器16由限压电阻与精密多圈电位器组成，电位器调压范围在0到0.3V之间，即电位器调整一圈，调压0.03V左右以提高仪器的稳定性。灵敏度调节电位器15由总调电位器及分调电位器组成，电位器是精密线绕电位器，对每种规格的焊条可单独调整其灵敏度及左右偏转对称性，显示器7选用了专用微安表，其最大量程为±250μA，零电流时，指针在表头的中央位置，焊条向外偏心(正偏)则指针右转，焊条向内偏心，指针左转，其内阻小于100Ω，其型号为44C2A。报警器8由报警临界值给定电路17，比较电路18、峰鸣器平面二极管电路19组成。报警临界值给定电路17主要由报警值电位器组成，它是精密多圈电位器,并配有限流电阻，其输入为正负电源，电位器中心抽头的电压值调定在-0.5～+0.5V之间，电源9采用桥式整流，π型滤波三端稳压块稳压，输出电压+15V，-15V，输出电流1.5A，它的正负极和地线端分别接红外探测器2，转换电路4，检测判断电路5，模拟开关电路6以及可调报警器8的正负极和地线端。

Claims

1、一种不锈钢、铜焊条同轴度检测仪，它包括可转动的焊条支架[1]、传感器[3]、转换电路[4]，显示器[7]、电源[9]，其中转换电路[4]是由高频恒流电路[20]、阻抗变换电路[21]、高频放大电路[22]和检滤波电路[23]构成，其特征是检测仪还包括一个检测判断电路[5]、模拟开关电路[6]，可调报警器[8]和一个位于支架[1]边的红外探测器[2]；传感器[3]由超低电阻率金属丝双股混绕制成，检测判断电路[5]是由阻抗变换电路[10]、差动比例积分放大电路[11]和模拟开关[12]构成，模拟开关电路[6]是由精密差动放大电路[13]、模拟开关芯片[14]、灵敏度调节电位器[15]和正反相偏转调整电位器[16]构成；可调报警器[8]是由报警临界值给定电路[17]、比较电路[18]和峰鸣器平面二极管电路[19]构成；本实用新型的电连接关系是这样的；传感器[3]的两端分别接转换电路[4]中高频恒流电路[20]的输出端和转换电路[4]中的地线端G，转换电路[4]的信号输出端A和地线端G分别接检测判断电路[5]中阻抗变换电路[10]中的运算放大器的反相输入端A和地线端G，阻抗变换电路[10]的信号输出端A′和地线端通过差动比例积分放大电路[11]的对应端口分别接至模拟开关[12]的输入端Y和地线端G，模拟开关[12]的控制端B接红外探测器[2]的红外光敏器件的输出端，模拟开关[12]的两个输出端Y₁和Y₃分别接模拟开关电路[6]中精密差动放大电路[13]的运放反相端和显示器[7]的输入端，精密差动放大电路[13]中运放同相端与模拟开关芯片[14]的Y端口相连，其输出返回接检测判断电路[5]中模拟开关[12]的X端口，模拟开关[12]中的X₁端口接模拟开关电路[6]中模拟开关芯片[14]的X端口，模拟开关电路[6]中灵敏度调节电位器[15]的输入端与模拟开关芯片[14]的X₀、X₁、X₃相连，其输出端分别接显示器[7]和可调报警器[8]中的比较电路[18]的输入端，正反相偏转调整电位器[16]的输出端接模拟开关芯片[14]的Y₀、Y₁、Y₃端口；可调报警器[8]中比较电路[18]的运算放大器反相输入端与检测判断电路[5]中模拟开关[12]的Y₃端相接，报警临界值给定电路[17]的输入接正负电源，其输出与比较电路[18]的运算放大器同相输入端相接，比较电路[18]的输出端与峰鸣器平面二极管电路[19]的三极管基极相连，其输出为声与光；电源[9]的正负极与地线端分别对应连接红外探测器[2]、转换电路[4]、检测判断电路[5]、模拟开关电路[6]、可调报警器[8]的正负极及地线端。

2、根据权利要求1所述的不锈钢、铜焊条同轴度检测仪，其特征是传感器[3]和转换电路[4]外都罩有金属屏蔽层[24]和[25]。