專利名稱：三維磁測殘余應力系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及鐵磁性材料的殘余應力檢測領域，尤其涉及一種高智慧型三維磁測殘余應力的專家系統。
背景技術：
鐵磁性材料在機械加工和熱加工的過程中都會產生不同的殘留應力，殘留應力的存在對材料的力學性能有著很大的影響，焊接件的制造和熱處理過程中尤為明顯，殘留應力的存在一方面工件會降低強度，使工件在制造的過程中，產生變形和開裂等工藝缺陷，另一方面在制造后的自然釋放過程中，使材料的疲勞強度、應力腐蝕等力學性能降低，從而造成使用中的諸多問題。為了對鐵磁性材料進行殘留或載荷應力檢測人們設計制造了應力檢測裝置。現有的殘余應力的磁性測定法是利用鐵磁物質的磁致伸縮效應進行測的，在無應力狀態下，鐵磁體可視為磁各向同性體；當有應力存在時，鐵磁體各個方向的磁導率是不同的，即產生了磁各向異性，磁導率是應力狀態的函數。當鐵磁性材料所受的應力發生變化時，鐵磁性材料內部的磁疇結構及導磁率也要發生變化。因導磁率的相對變化量與應力成正比,通過傳感器和一定的電路將磁導率變化轉變為電流量變化，建立應力與電流的函數變化關系。在平面應力狀態下，主應力方向輸出的電流差和主應力差有單值的線性關系，其表達式為:(I2-1j) = a ( ο f σ 2)其中，σ 1、σ 2分別為最大或最小主應力，單位為Mpa ;]；:、I2分別為最大和最小主應力方向電流輸出值，單位為mA ;a為靈敏系數，單位為mA/Mpa。因此使用渦流傳感器測出的電流值準確精度對應力計算值有很大影響。現有的磁測儀主 要是以單片機控制為主，而測得的電流精度等級在mA級，存在測得的電流值精度不高，影響其應力計算精度，其測得的應力值誤差比較大等缺點。
實用新型內容本實用新型的目的在于，提出一種三維磁測殘余應力系統，其測試電流數據更加準確，計算的應力精度得到了極大的提高。為實現上述目的，本實用新型提供了一種三維磁測殘余應力系統，其包括:探頭，其還包括與探頭電性連接的整流電橋、分別與整流電橋電性連接的振蕩器和放大及濾波電路；所述放大及濾波電路一端還與一數據采集卡通信連接，該數據采集卡還與一工控機通信連接。本實用新型中，所述探頭為兩個，該兩探頭包括一基準探頭及一檢測探頭，該基準探頭及檢測探頭分別與整流電橋電性連接。具體的，所述基準探頭及檢測探頭均可以為一電渦流傳感器。進一步地，所述整流電橋內包括有兩個整流橋及分別與該兩整流橋電性連接的采樣電阻；所述基準探頭及檢測探頭分別與一整流橋電性連接，該采樣電阻一端與放大及濾波電路電性連接。再者，所述振蕩器與整流電橋之間電性連接有一功率放大電器，該功率放大電器一端分別與兩整流橋電性連接。本實用新型中，所述振蕩器可以采用RC振蕩電路，所述功率放大電器采用BTL功率放大電路。更進一步地，所述放大及濾波電路內包括相互電性連接的一級共模輸入差動放大電路和一級兩階有源低通濾波器，該共模輸入差動放大電路一端與整流電橋電性連接，兩階有源低通濾波器一端與數據采集卡通信連接。本實用新型的數據采集卡可以采用型號為PCI7901的32通道模擬信號采集卡。此外，本實用新型中的工控機采用intel雙核E2210 CPU ;同時，該工控機采用15寸的真彩色液晶屏。本實用新型的三維磁測殘余應力系統，其采用了數據采集卡技術及PC工控機技術等，徹底的淘汰了落后的單片機控制磁測應力技術，使其測試電流數據更加準確，計算的應力精度大大提高；同時，其智能程度高，操作方便，只要輸入頻率，就可以知道測試多少層深的應力值；反之，輸入測試深度，就可以找到現在使用的是多大頻率；此外，其采用Windows xp操作系統的工控機，圖形化界面，人機對話，動態數字及儀表盤指針顯示數據，可保存及打印。
[0018]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型三維磁測殘余應力系統一種具體實施例的模塊結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。如圖1所示，本實用新型提供一種三維磁測殘余應力系統，其包括:探頭10、10’，其還包括與探頭10、10’電性連接的整流電橋20、分別與整流電橋20電性連接的振蕩器30和放大及濾波電路40 ;所述放大及濾波電路40 —端還與一數據采集卡50通信連接，該數據采集卡50還與一工控機60通信連接。本實用新型徹底淘汰了落后的單片機控制磁測應力技術，通過采用數據采集卡技術、PC工控機技術及LabWindows/CVI軟件開發技術等，使得測試電流數據更加準確，計算的應力精度得到極大的提高。本實用新型中，所述探頭為兩個10、10’，該兩探頭10、10’包括一基準探頭10及一檢測探頭10’，該基準探頭10及檢測探頭10’分別與整流電橋20電性連接。在本實用新型具體實施例中，所述基準探頭10及檢測探頭10’均可以為一電渦流傳感器。該電渦流式傳感器是一種建立在渦流效應原理上的傳感器，其可以實現非接觸地測量物體表面為金屬導體的多種物理量，其具有結構簡單、頻率響應寬、靈敏度高、測量范圍大、抗干擾能力強等優點，特別是有非接觸測量的優點，因此在工業生產和科學技術的各個領域中得到了廣泛的應用。為了能夠測量鐵磁材料構件的應力沿層深的分布狀況，電渦流傳感器的激勵信號由2 40000Hz (視被測材料而定)連續可調的正弦波振蕩器30輸出，再經過放大及濾波電路40后同時去激勵基準探頭10和檢測探頭10’，作為檢測探頭10’的電渦流傳感器的感應輸出經過信號采集和處理后送入數據采集卡50，把模擬量轉變成數字量，然后送入工控機60進行數據處理。進一步地，所述整流電橋20內包括有兩個整流橋及分別與該兩整流橋電性連接的采樣電阻(未圖示)；所述基準探頭10及檢測探頭10’分別與一整流橋電性連接，該采樣電阻一端與放大及濾波電路40電性連接。為了提高輸出功率，本實用新型在所述振蕩器30與整流電橋20之間電性連接有一功率放大電器32，該功率放大電器32 —端分別與兩整流橋電性連接。在本實用新型具體實施例中，所述振蕩器30可以采用由電阻與電容所形成的調諧電路，即RC振蕩電路，該RC振蕩電路用于向電渦流傳感器提供連續可調的正弦波。所述功率放大電器32可以采用平衡橋式(BTL:Balanced Transformer Less)功率放大電路。更進一步地，所述放大及濾波電路40內包括相互電性連接的一級共模輸入差動放大電路和一級兩階有源低通濾波器(未圖示)，該共模輸入差動放大電路一端與整流電橋20電性連接，兩階有源低通濾波器一端與數據采集卡50通信連接。其中，所述有源低通濾波器可使輸出信號中的干擾小于lmV，從而大大提高了測量精度。在本實用新型具體實施例中，所述共模輸入差動放大電路可以采用現有技術中的高共模輸入差動放大電路，其具有非常高的輸入共模電壓范圍，可以在高共模電壓情況下精確測量差分信號。本實用新型的數據采集卡50可以采用型號為PCI7901的32通道高速、高精度的模擬信號采集卡，其徹底的淘汰了落后的單片機控制磁測應力技術，使其測試電流數據更加準確，計算的應力精度大大提·高。此外，本實用新型中的工控機60可以采用intel雙核E2210CPU，其主頻為
2.2GHz，具有IG的金士頓內存條，500G大容量的硬盤。該工控機60內部采用美國國家儀器(NI:National Instruments)公司的LabWindows/CVI軟件開發技術，其可以米用15寸的真彩色液晶屏作為軟件運行界面。同時，其采用Windows xp操作系統，圖形化界面，人機對話，動態數字及儀表盤指針顯示數據，可保存及打印。本實用新型的三維磁測殘余應力系統在測量前，首先在無應力構件上進行校準，即將基準探頭10及檢測探頭10’都放在與被測構件的材料相同性質的無應力構件上，調節可調電阻使橋路平衡，這時使其整流電橋20兩端的電壓為零。當把檢測探頭10’移至被測構件時，由于被測構件受到應力作用，被測構件內部的磁特性發生變化，使得檢測探頭10’的渦流阻抗發生變化，因而橋路失衡，橋路不平衡電流流過100Ω的采樣電阻并產生壓降，經過放大及濾波電路40后，送到數據采集卡50進行數據采樣，然后經過計算機計算處理。其計算公式如下:1、根據趨膚效應，改變激磁頻率可確定不同層深的殘余應力加權平均值:
權利要求1.一種三維磁測殘余應力系統，包括探頭，其特征在于，還包括與探頭電性連接的整流電橋、分別與整流電橋電性連接的振蕩器和放大及濾波電路；所述放大及濾波電路一端還與一數據采集卡通信連接，該數據采集卡還與一工控機通信連接。
2.如權利要求1所述的三維磁測殘余應力系統，其特征在于，所述探頭為兩個，該兩探頭包括一基準探頭及一檢測探頭，該基準探頭及檢測探頭分別與整流電橋電性連接。
3.如權利要求2所述的三維磁測殘余應力系統，其特征在于，所述基準探頭及檢測探頭均為一電渦流傳感器。
4.如權利要求2所述的三維磁測殘余應力系統，其特征在于，所述整流電橋內包括有兩個整流橋及分別與該兩整流橋電性連接的采樣電阻；所述基準探頭及檢測探頭分別與一整流橋電性連接，該采樣電阻一端與放大及濾波電路電性連接。
5.如權利要求4所述的三維磁測殘余應力系統，其特征在于，所述振蕩器與整流電橋之間電性連接有一功率放大電器，該功率放大電器一端分別與兩整流橋電性連接。
6.如權利要求5所述的三維磁測殘余應力系統，其特征在于，所述振蕩器采用RC振蕩電路，所述功率放大電器采用BTL功率放大電路。
7.如權利要求1所述的三維磁測殘余應力系統，其特征在于，所述放大及濾波電路內包括相互電性連接的一級共模輸入差動放大電路和一級兩階有源低通濾波器，該共模輸入差動放大電路一端與整流電橋電性連接，兩階有源低通濾波器一端與數據采集卡通信連接。
8.如權利要求7所述的三維磁測殘余應力系統，其特征在于，所述數據采集卡采用型號為PCI7901的32通道模擬信號采集卡。
9.如權利要求 1所述的三維磁測殘余應力系統，其特征在于，所述工控機采用intel雙核 E2210CPU。
10.如權利要求9所述的三維磁測殘余應力系統，其特征在于，所述工控機采用15寸的真彩色液晶屏。
專利摘要本實用新型涉及鐵磁性材料的殘余應力檢測領域，具體公開了一種三維磁測殘余應力系統，其包括探頭，還包括與探頭電性連接的整流電橋、分別與整流電橋電性連接的振蕩器和放大及濾波電路；所述放大及濾波電路一端還與一數據采集卡通信連接，該數據采集卡還與一工控機通信連接。本實用新型的三維磁測殘余應力系統，其測試電流數據更加準確，計算的應力精度得到了極大的提高。
文檔編號G01N27/72GK203117164SQ20132004569
公開日2013年8月7日 申請日期2013年1月28日 優先權日2013年1月28日
發明者蒲毅智 申請人:成都海訊科技實業有限公司