基于TMR傳感器的ACFM檢測儀器的研制及試驗研究.pdf

1、ACFM是一種新興的無損檢測技術,這種方法利用電磁感應的原理在工件表面感生出交變的電流,有缺陷存在時電流的流動就會發(fā)生偏轉,從而影響被檢測試件表面的磁場的分布。ACFM不僅能對缺陷進行定性的分析,還能對缺陷進行精確的定量的分析,這得益于這種方法具有很精確的數(shù)學模型。本文首先詳細分析了國內外學者和專家對ACFM檢測方法的研究成果,也展望了ACFM未來的發(fā)展方向。從擾動磁場檢測的基本原理出發(fā)設計了擾動磁場檢測儀器,儀器分為硬件部分和軟件部分

2、兩大塊,硬件部分又分為探頭的設計和前端信號調理電路的設計;軟件部分分為用戶操作界面軟件和對ATmega128單片機的軟件編程。探頭的設計是擾動磁場檢測儀器很重要的環(huán)節(jié),探頭的性能直接影響到整個儀器的檢測準確度,探頭的設計包括傳感器的選擇和探頭骨架的選擇以及線圈匝數(shù)的選擇。本文對比了各種磁敏傳感器的優(yōu)缺點最后選擇TMR傳感器作為擾動磁場檢測儀器探頭的傳感器,探頭的骨架采用U型磁軛來產(chǎn)生聚磁的效應使得在工件表面的電流流動更平行規(guī)整,通過大量

3、的試驗確定了探頭線圈繞制的匝數(shù)。前端電路的設計中,首先確定了整個儀器的供電方案,由于考慮到后期儀器功能的擴展和便攜性的要求本文采用金升陽科技的電源模塊來產(chǎn)生高精度儀表放大器需要的±12V的電源,高精度儀表放大器采用TI公司的ina2128來放大傳感器采集到的信號,前端電路的設計還包括濾波電路和真有效值變換電路的設計。本擾動磁場檢測儀器探頭線圈的激勵源采用DDS芯片來產(chǎn)生精確的正弦波信號,對DDS芯片的控制是有ATmega128單片機實現(xiàn)

4、的。由于DDS信號源的驅動能力有限,不足以驅動檢測探頭的線圈,所以還要采用一級功率放大提高信號源的帶載能力,考慮到后期儀器的擴展功能本文采用的是TI公司的OPA548大電流功率放大器。AD采樣模塊采用的ATmega128單片機自帶的ADC模塊,這是一個精度為10的逐次逼近型數(shù)模轉換器轉換的精度和速度完全滿足本檢測儀器的需求。AD采集的數(shù)據(jù)發(fā)送是通過ATmega128單片機的USART模塊來完成的,這個模塊是檢測儀器和計算機溝通的橋梁。最