CN2938086Y - 金属材料表面硬化层深的涡流检测仪 - Google Patents

金属材料表面硬化层深的涡流检测仪 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种金属材料表面硬化层深的涡流检测仪，由信号发生电路、涡流传感器及信号处理电路构成，其特点是：涡流传感器由两组完全相同的感应线圈构成，两组感应线圈的初级和次级分别串联，信号发生电路的输出端与串联后的初级线圈的两端相连，信号处理电路的输入端与串联后的次级线圈的两端相互连接。本实用新型的信号发生电路选取多个激励频率进行检测，以获得多个检测值，多频检测可以提取金属材料表层不同层次的信息，以便更准确获得金属材料的有效硬化深度。本实用新型将涡流传感器信号中的所有参数进行分离，用分离后的信号评价待测量，将大幅提高检测可靠性和检测精度。

Description

金属材料表面硬化层深的涡流检测仪
技术领域
本实用新型属于一种涡流无损检测技术，特别是一种金属材料表面硬化层深的涡流检测仪。
背景技术
金属材料的表面硬化的热处理主要有两种：一种是向金属材料表面渗入某种化学元素，使金属材料从表面到内部的化学成分逐渐变化，表面渗入元素最多，随着距表面距离增加渗入元素逐渐递减。这种热处理使金属材料由表及里得到不同程度的固溶强化。另一种是将金属材料表面快速加热淬火，从而得到从表面到内部组织结构逐渐变化。两种处理都是为了在金属材料表面得到硬化层。显然硬化层的化学成分或组织结构是变化的，工程上用有效硬化深度作为评价表面硬化的技术指标，。而有效硬化深度是通过测量金属材料表层的电导率、磁导率的分布来确定的。
涡流检测原理：当一个通有交流的线圈接近金属导体时，由于电磁感应作用，在金属材料内产生涡流(图1)，该涡流的大小和分布与金属材料的电导率、磁导率及其分布有关。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种利用涡流检测原理，检测金属材料的电导率、磁导率的金属材料表面硬化层深的涡流检测仪。
为了实现上述目的，本实用新型由信号发生电路、涡流传感器及信号处理电路构成，其中信号发生电路的输出端与涡流传感器的输入端相连，涡流传感器的输出端与信号处理电路的输入端相连接，其特点是：涡流传感器由两组完全相同的感应线圈构成，两组感应线圈的初级和次级分别串联，信号发生电路的输出端与串联后的初级线圈的两端相连，信号处理电路的输入端与串联后的次级线圈的两端相互连接。
上述两组感应线圈的初级线圈的串联为同向串联，其次级线圈的串联为反向串联。
本实用新型的信号发生电路选取多个激励频率进行检测，以获得多个检测值，其中频率的个数大于等于被分离参数的个数，使分离参数成为可能。另一方面多频检测可以提取金属材料表层不同层次的信息，以便更准确获得金属材料的有效硬化深度。本实用新型将涡流传感器信号中的所有参数进行分离，用分离后的信号评价待测量，将大幅提高检测可靠性和检测精度。
附图说明
图1为涡流检测原理示意图。
图2为本实用新型原理框图。
图3为本实用新型涡流传感器结构示意图。
图中：1-待测金属材料、2-涡流传感器、3-标准金属材料。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
本实用新型信号处理电路由放大电路、滤波电路、A/D转换及采样电路、单片机构成，其中放大电路的输入端与涡流传感器串联后的次级线圈的两端相连，放大电路的输出端通过滤波电路与A/D转换及采样电路相接，单片机的数据线和控制线分别与信号发生电路、放大电路、滤波电路、A/D转换及采样电路相互连接；上述单片机还通过接口电路与一个上位机相连。
本实用新型的工作原理是：将待测金属材料1和标准金属材料3分别置于涡流传感器2的两组完全相同的感应线圈初次级之间(图3)，信号发生电路产生一个一定频率和幅值的正弦波信号，以此激励涡流传感器2，涡流传感器2次级感应线圈输出的信号经放大电路放大后，由滤波电路进行带通滤波，再通过A/D转换及采样电路将信号由单片机通信传递给上位机，求出信号峰值。信号发生电路多次选择频率，重复以上过程，便可得到多个测量值。单片机对信号发生电路、放大电路、滤波电路、A/D转换及采样电路实现全数值控制(图2)，检测过程自动控制。该硬件部分实现了多频检测。
本实用新型的信号发生电路，频率在1Hz～1MHz范围连续可调；涡流传感器为差分式，以利于检测信号分层比较；放大电路的放大倍数1～1000X可调；滤波电路实现自动跟踪滤波，中心频率范围为1Hz～30KHz；A/D转换及采样电路为12位A/D转换、采样频率可调64Hz～3MHz。
本实用新型在电路板上有一个输出接口，该接口接传感器的输入端，还有一个输入接口，该接口接传感器的输出端。再将相应的通信程序分别写入单片机和上位机，便可以实现金属材料表面硬化层深的自动检测。
本实用新型同样可用于金属探伤、金属材料厚度等可以进行涡流检测的其他领域。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (4)

1、一种金属材料表面硬化层深的涡流检测仪，由信号发生电路、涡流传感器及信号处理电路构成，其中信号发生电路的输出端与涡流传感器的输入端相连，涡流传感器的输出端与信号处理电路的输入端相连接，其特征在于：涡流传感器由两组完全相同的感应线圈构成，两组感应线圈的初级和次级分别串联，信号发生电路的输出端与串联后的初级线圈的两端相连，信号处理电路的输入端与串联后的次级线圈的两端相互连接。
2、如权利要求1所述的金属材料表面硬化层深的涡流检测仪，其特征在于：两组感应线圈的初级线圈的串联为同向串联，其次级线圈的串联为反向串联。
3、如权利要求1所述的金属材料表面硬化层深的涡流检测仪，其特征在于：信号处理电路由放大电路、滤波电路、A/D转换及采样电路、单片机构成，其中放大电路的输入端与涡流传感器串联后的次级线圈的两端相连，放大电路的输出端通过滤波电路与A/D转换及采样电路相接，单片机的数据线和控制线分别与信号发生电路、放大电路、滤波电路、A/D转换及采样电路相互连接。
4、如权利要求3所述的金属材料表面硬化层深的涡流检测仪，其特征在于：单片机还通过接口电路与一个上位机相连。
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