專利名稱：一種便攜式硅鋼片取向性鑒別儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及硅鋼片晶粒取向性鑒別的性能檢測裝置，特別涉及用于硅鋼片及 其成品的實時鐵損測量的一種便攜式硅鋼片取向性鑒別儀。
背景技術：
硅鋼片是電力、電訊和儀器制造業中不可缺少的重要磁性材料，也是磁性材料中 用途最廣、用量最大的一種材料，依據軋制工藝可分為冷軋取向和冷軋無取向兩種。不同 種類的硅鋼片價值不同，海關編碼不同，關稅不同，海關稅號共分為四種，稅率不同，具體如 下，寬度在600毫米及以上的取向性硅鋼片歸入稅則號列7225 1100項下，寬度在600毫米 及以上的無取向性硅鋼片歸入稅則號列7225 1900項下，寬度小于600毫米的取向性硅鋼 片歸入稅則號列7226 1100項下，寬度小于600毫米的無取向性硅鋼片歸入稅則號列72 1900項下。目前鑒別的方法主要是經驗判定，沒有成熟的鑒別手段，給一些不法分子以 可乘之機，李代桃僵，偷逃關稅，給國家帶來巨大經濟損失，而且混淆取向性、以次充好的硅 鋼片如果應用作為電機等磁性鐵芯材料，將造成重大的安全隱患，給人民群眾的人身安全 和財產造成重大威脅，關系到國計民生。所以研究硅鋼片取向性鑒別方法和裝置是十分必 要的，2008年該項目獲得了天津市自然科學基金的資助，項目名稱為“硅鋼片磁性能測量 影響因素分析和取向性鑒別技術研究”，作為研究成果之一，研制便攜式硅鋼片取向性鑒別 儀，這將有力提高國境反欺詐力度，為鑒別真偽提供科學的理論依據和技術手段，保護國家 利益不受侵害。本發明就是通過實時測量法測量硅鋼片的鐵損，再通過對比自動判定硅鋼片的取 向性。由于硅鋼的磁、電物理性能，特別是磁性能直接關系到硅剛產品的質量、安全性和能 源消耗。所以對硅鋼磁性能的檢測也尤為重要。硅鋼片的磁性能包括磁感和損耗，損耗的 測量方法主要有標準測量法和實時測量法，
我們現在使用的標準鐵損測量方法，是德國人愛潑斯坦于1900年提出的愛潑斯坦方 圈法，這是現在國際上通用的測量方法。我國的國標GB/T 3655-92也采用了這種方法。但 是對于生產廠家做實時測量來說，這種測量方法對被測樣品的要求就顯得嚴格了。而對于 非生產廠家如商品檢驗檢測部門而言，更需要一種結構簡單，攜帶方便、操作容易和測量準 確的硅鋼片性能檢測裝置，希望硅鋼片性能檢測裝置對于被測樣品沒有苛刻的要求，不用 剪切，直接用于硅鋼片及其成品的實時鐵損測量；希望直接測量硅鋼片的性能，還可以測量 硅鋼成品的性能，例如變壓器中的鐵心，發電機中的磁軛等。通過對比橫縱向的鐵損比值， 自動實現判別取向性。而目前國內尚無這樣的便攜式硅鋼片取向性鑒別鐵損檢測裝置，硅 鋼片性能檢測常常受到設備和其它條件限制，延長了測試時間，影響測試效率的提高。
發明內容
本發明的目的就是為克服現有技術的不足，針對硅鋼片性能檢測不便的難題，提 供一種便攜式硅鋼片取向性鑒別鐵損檢測裝置的設計方案，使硅鋼片取向性鑒別鐵損檢測裝置實現攜帶方便、操作容易和測量準確；縮短了測試時間，提高了生產效率。本發明是通過這樣的技術方案實現的一種便攜式硅鋼片取向性鑒別儀，其特征 在于，包括測試電路、磁導計；測試電路主要由32位單片機系統、信號源、功率放大器、雙通 道14位A/D電路和14位D/A電路構成；
所述32位單片機系統包括硬件及軟件；單片機系統硬件包括與單片機連接的觸摸屏 顯示、鍵盤接口和RS232接口，單片機系統通過RS232接口與上位機通訊，用于參數輸入，結 果輸出；
所述磁導計由勵磁機構和感應機構組成；所述勵磁機構采用高磁導率的硅鋼材料制成 形狀為U型的磁軛，在U型磁軛上繞有勵磁線圈Ni，感應機構由感應線圈N2組成；
所述單片機連接信號源，信號源是由單片機的HSO端口連接鎖相環Ain端口，鎖相環輸 出端一路經分頻器再連接鎖相環Bin端口，鎖相環輸出端另一路連接計數器，計數器通過 10位地址線連接ROM，ROM由數據線連接8位D/A轉換電路，8位D/A轉換電路經過濾波電 路、功率放大器連接磁導計勵磁機構的勵磁線圈m；
所述功率放大器由一個普通運算放大器和射集跟隨器組成；功率放大器信號輸入端與 信號源連接，功率放大器輸出端接入一個限流電阻，再經隔直電路連接磁導計的勵磁線圈 Nl ；
勵磁線圈m串接電阻to，電阻1 兩端連接到一路前置放大電路，通過前置放大電路使 電流信號放大后進入雙通道14位A/D電路的一個通道；
感應線圈N2與另一路前置放大電路連接，通過前置放大電路使電壓信號放大后進入 到雙通道14位A/D電路的另一個通道；
由所述雙通道14位A/D電路采樣，其中一個通道采集來自感應線圈N2的電壓信號，另 一個通道采集來自勵磁線圈m的電流信號；
雙通道14位A/D電路每周期每通道采樣1 個點；采樣信號經A/D轉換后送入單片機 處理，計算鐵損；通過單片機程序對比橫縱向的鐵損比值，自動判別硅鋼片取向性。一種便攜式硅鋼片取向性鑒別方法，其特征在于，通過單片機程序對比被測硅鋼 片橫縱向的鐵損比值，自動判別硅鋼片取向性，冷軋取向性硅鋼片和無取向硅鋼片的判別 標準主要取決于鐵損值的橫縱比，鐵損值的橫縱比超過1. 5的可以判定為取向，不超過1. 5 的判定為無取向。便攜式硅鋼片取向性鑒別儀主要用于硅鋼片的成品、半成品的鐵損測量，并 進行橫縱向的自動比對分析，自動判定硅鋼片的取向性，與傳統的檢測設備(愛潑斯坦方 圈、單片硅鋼測量裝置)的區別在于，在不破壞硅鋼片的前提下，對硅鋼片進行鐵損的檢測， 再根據橫縱向的鐵損比值進行自動判別以便了解硅鋼片的性能，是在原有硅鋼檢測設備的 基礎上發展出來的，并且它具有高度集成化、自動判別、便攜式等優點。集成化和便攜式是本發明的特點之一，是集微處理器、信號源、功率放大器、雙通 道A/D、D/A、積分器為一體的測量設備。模擬反饋、鎖定磁感峰值是這個設備的技術關鍵。 由32位單片機設置信號源的頻率，單片機控制14位D/A經積分器調節輸出電壓，采用伏安 法原理，對電流和電壓同步實時采樣，對不同頻率(50Hz、60Hz)下整周期采樣，用雙通道A/ D，每周期每通道采樣1 個點。輸入單片機計算出鐵損，并測量比值。本發明鑒別儀為便攜式設計，其重量不足5公斤，32位單片機、觸摸屏顯示、RS232接口、信號源、功率放大器、雙通道14位A/D、14位D/A為一體，從定義出發，完成硅鋼片鐵 損的測量，進行橫縱向的對比，自動判定硅鋼片的取向性。滿足廣大硅鋼生產廠家、使用單 位和海關、商檢、物流的需要，將創造良好的社會效益和經濟效益。
圖1為便攜式硅鋼片取向性鑒別儀結構框圖2為伏安法原理圖； 圖3為信號源原理圖； 圖4為功率放大器原理圖； 圖5為前置放大電路原理框圖； 圖6為鎖定磁感峰值電路示意圖； 圖7為數字電路部分框圖； 圖8為勵磁機構示意圖； 圖9感應機構示意圖； 圖10單片機軟件流程圖。
具體實施例方式為了更清楚的理解本發明，結合附圖和實施例詳細描述本發明
如圖1至圖9所示，便攜式硅鋼片取向性鑒別儀，包括測試電路和磁導計兩部分；測 試電路主要由32位單片機系統、信號源、功率放大器、雙通道14位A/D電路和14位D/A電 路構成；磁導計由勵磁機構和感應機構組成；
本發明測試電路原理如圖1所示，主要由32位單片機系統，信號源、功率放大器、雙通 道14位A/D、14位D/A等構成。單片機是本測試儀的智能單元，完成樣品參數的輸入、采樣頻率的設置和磁感峰 值的設定。采用伏安法原理，計算硅鋼片的鐵損，單片機系統包含了觸摸屏顯示，鍵盤管理， RS232接口等外圍器件，完成參數輸入，結果輸出，及與上位機通訊等功能，為本發明專門編 制的基于WINDOWS的校準軟件，通過RS232接口校準測試儀。本發明儀器采用伏安法原理，用雙通道A/D對電流和電壓同步實時采樣，對不同 頻率(50Hz、60Hz)下整周期采樣，每周期每通道采樣1 個點。從定義出發計算鐵損參數。 鐵損是在給定頻率，給定磁感應峰值下的損耗。根據安培環路定律和磁感應定律計算磁場H，磁感應強度B有如下公式
權利要求
1.一種便攜式硅鋼片取向性鑒別儀，其特征在于，包括測試電路、磁導計；測試電路主 要由32位單片機系統、信號源、功率放大器、雙通道14位A/D電路和14位D/A電路構成； 所述32位單片機系統包括硬件及軟件；單片機系統硬件包括與單片機連接的觸摸屏顯示、 鍵盤接口和RS232接口，單片機系統通過RS232接口與上位機通訊，用于參數輸入，結果輸 出；所述磁導計由勵磁機構和感應機構組成；所述勵磁機構采用高磁導率的硅鋼材料制成 形狀為U型的磁軛，在U型磁軛上繞有勵磁線圈Ni，感應機構由感應線圈N2組成；所述單 片機連接信號源，信號源是由單片機的HSO端口連接鎖相環Ain端口，鎖相環輸出端一路經 分頻器再連接鎖相環Bin端口，鎖相環輸出端另一路連接計數器，計數器通過10位地址線 連接ROM，ROM由數據線連接8位D/A轉換電路，8位D/A轉換電路經過濾波電路、功率放大 器連接磁導計勵磁機構的勵磁線圈m ；所述功率放大器由一個普通運算放大器和射集跟 隨器組成；功率放大器信號輸入端與信號源連接，功率放大器輸出端接入一個限流電阻，再 經隔直電路連接磁導計的勵磁線圈m ；勵磁線圈m串接電阻1 ，電阻1 兩端連接到一路 前置放大電路，通過前置放大電路使電流信號放大后進入雙通道14位A/D電路的一個通 道；感應線圈N2與另一路前置放大電路連接，通過前置放大電路使電壓信號放大后進入到 雙通道14位A/D電路的另一個通道；由所述雙通道14位A/D電路采樣，其中一個通道采集 來自感應線圈N2的電壓信號，另一個通道采集來自勵磁線圈附的電流信號；雙通道14位 A/D電路每周期每通道采樣1 個點；采樣信號經A/D轉換后送入單片機處理，計算鐵損； 通過單片機程序對比橫縱向的鐵損比值，自動判別硅鋼片取向性。
2.一種便攜式硅鋼片取向性鑒別方法，其特征在于，通過單片機程序對比被測硅鋼片 橫縱向的鐵損比值，自動判別硅鋼片取向性，冷軋取向性硅鋼片和無取向硅鋼片的判別標 準主要取決于鐵損值的橫縱比，鐵損值的橫縱比超過1. 5的可以判定為取向，不超過1. 5的 判定為無取向。
全文摘要
本發明涉及一種便攜式硅鋼片取向性鑒別儀，包括測試電路和磁導計兩部分；測試電路主要由32位單片機系統、信號源、功率放大器、雙通道14位A/D電路和14位D/A電路構成；磁導計由勵磁機構和感應機構組成；自動判別是利用橫縱向的比值來實現判定功能，采用模擬反饋、鎖定磁感峰值的技術由32位單片機設置信號源的頻率，單片機控制14位D/A經積分器調節輸出電壓；采用伏安法原理，對電流和電壓同步實時采樣，對50Hz、/60Hz不同頻率下，采用整周期采樣，用雙通道A/D，每周期每通道采樣128個點，輸入單片機計算出鐵損，在不破壞硅鋼片的前提下，對硅鋼片進行鐵損的檢測，它具有高度集成化、自動判別、便攜式等優點。
文檔編號G01R33/12GK102116854SQ201010608210
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月28日 優先權日2010年12月28日
發明者傅志強, 朱錦波, 賀翠翠, 趙江勇, 郭俊成, 魏紅兵 申請人:天津出入境檢驗檢疫局化礦金屬材料檢測中心