一種多通道三維弱磁檢測儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種多通道三維弱磁檢測儀，屬于無損檢測技術領域。
【背景技術】
[0002]鐵磁材料廣泛應用于國民經濟和國防工業的各個行業之中，一般來說，凡是強度要求較高的零部件，幾乎都是采用鐵磁材料加工而成的。由于加工、使用等影響，鐵磁材料在生產及使用過程中經常會產生裂紋等缺陷，尤其隨著科學技術及生產力的發展和提升，大多數設備在高溫高壓高再載件下運行，如果零部件在生產及運行當中存在應力集中，或者產生裂紋等缺陷，則會降低整個設備的安全可靠性，乃至產生重大的惡性事故。因此，鐵磁材料的檢測對于保障設備可靠運行及人身安全具有重大意義。
[0003]傳統的無損檢測技術(超聲檢測、射線檢測、滲透檢測及電磁檢測等)可以有效地發現業已形成的宏觀缺陷或大部分的微觀缺陷，如裂紋、氣孔開裂等，從而在一定程度上能夠避免工程應用及工業生產中各種危害性事故的發生。但是對于鐵磁材料設備及構件的應力集中等早期損傷，則無法實施有效的評價，從而無法對鐵磁設備及構件由于疲勞損傷發展而引起的疲勞失效的監測及檢測。
[0004]20實際90年代問世的金屬磁記憶檢測技術則能夠檢測鐵磁材料的應力集中。該技術是基于鐵磁工件在運行時，由于工作載荷及地磁場的共同作用，在應力和應變集中區域發生具有磁致伸縮的磁疇組織定向的和不可逆的重新取向，并且這種磁狀態的不可逆變化在工作載荷消除后不僅會保留，還與最大工作應力有關。其表現為:在應力集中區域，漏磁場Hp的法向分量Hp(y)具有較大梯度變化，而切向分量Hp(X)則具有極值。金屬磁記憶檢測技術可以準確地檢測出鐵磁材料中以應力集中為特征的危險部位，是迄今為止對金屬構件進行早期診斷的唯一行之有效的無損檢測技術。
[0005]傳統的磁性檢測方法需要采用外加強磁場將工件磁化致飽和狀態，工件表面的漏磁場會達到幾千A/m，而金屬磁記憶檢測技術的檢測對象的外加磁化場僅是地磁場這一弱磁場，其信號幅值一般為幾百A/m。因此，如何保證檢測結果的精確性、準確性以及可重復性，對金屬磁記憶檢測儀器及設備提出了很高的要求。
[0006]目前已有的金屬磁記憶檢測儀器文獻中，申請號CN00242001.5，名稱金屬:磁記憶診斷儀，可按需求采用一個到幾十個同型號的霍爾傳感器采集鐵磁部件表面漏磁場法向分量Hp(y)的檢測來確定部件缺陷或應力集中的位置。但是，由于只測量法向的磁場，獲取的磁場信息部全面，可能會導致漏檢及誤檢。
[0007]申請號CN201220416920.8，名稱:一種金屬磁記憶檢測儀，采用兩個完全相同的單分量磁通門傳感器垂直安裝的方法構成雙軸磁通門傳感器，測量被測物體漏磁場的法向分量和切向分量，以實現被測物體表面磁記憶信號的二位檢測；申請號CN200420004520.1，名稱金屬:金屬磁記憶智能檢測儀，采用相互垂直的兩個或三個磁性傳感器成組組成檢測陣列，實現檢測磁場切向分量和法向分量的同時檢測；申請號CN200920181214.8，名稱金屬:金屬磁記憶診斷儀，采用正交排列的4個或8個磁傳感器實現金屬材料切向和法向磁場分布和磁場值的動態檢測，經過信號處理及轉換，存儲于微處理器中，分別計算切向及法向磁場的導數，而后利用磁場正交的原理，計算出磁場矢量的導數值K，以此K值來判斷鐵磁材料的危險情況。這三者均采用二維磁場測量的方法實現磁記憶信號的采集，一定程度上豐富了磁場信息，提升了檢測結果的可靠性，但是它們也也一個相同的不足之處:采用多傳感器垂直放置的方法來實現二維磁信號的采集。由于探頭本生具有一定大小，且探頭之間存在一定的距離，因此，嚴格意義上來說，切向探頭和法向探頭所采集的信號并非同一檢測點磁場信號的兩個分量，這也會對診斷結果及評判標準帶來影響。
[0008]申請號CN201210254658.6，名稱金屬:三維金屬磁記憶檢測儀器及檢測方法，采用HMC1043傳感器獲取三維磁場信息，經過信號調理及A/D轉換，將三維磁信號上傳至單片機，通過VB軟件編寫的數據采集與處理軟件，可以實現機器設備運行狀態的檢測/監測及故障診斷。該儀器采用三維磁傳感器很好地彌補了前述專利中只測法向分量或采用雙探頭采集二維磁信號的不足，但它僅采用單片機作為其數據存儲及處理部件，會使得對于三維磁信號處理時，由于數據量大而存在儀器整體性能不足；此外，該專利僅能配置一個探頭，這也使得其使用范圍受限。
【發明內容】
[0009]本發明的目的在于彌補現有磁記憶檢測設備的不足，提供一種操作簡單、適用范圍廣的多通道金屬磁記憶檢測儀器。
[0010]本發明是通過如下技術方案實現的:由數據采集模塊1、溫濕度采集模塊2、核心處理模塊3、計算機4、分析處理軟件5組成。其中，核心處理模塊3由核心處理器6、電源模塊7、USB模塊8、開關電路模塊9組成。
[0011]數據采集模塊I及溫濕度采集模塊2以并聯方式連接于核心處理模塊3上；核心處理器6是核心處理模塊3的主體部分，電源模塊7、USB模塊8、開關電路模塊9均位于核心處理模塊3上；核心處理器模塊3通過USB接口連接于計算機4上；上傳的數據通過位于計算機4內的分析處理軟件5進行分析處理以及保存。
[0012]所述的數據采集模塊I包含一個飛思卡爾MAG3110芯片和一個MIC5205_x.xBM5芯片。MAG3110芯片是一種尺寸小、低功耗、精度高、數字型集成的3軸磁力傳感器，其響應速度快，動態范圍廣，能夠采集到的模擬信號直接轉換為數字信號；它具有標準的IIC串行接口，線路簡單，只要求2條總線線路，一條串行數據線SDA和一條串行時鐘線SCL，可以在高達10高斯的磁場環境中完成測量，采樣頻率最高可達80Hz ；MIC5205-x.xBM5芯片是一種有效的超低噪聲固定調節器，具有很低的壓差電壓和很低的接地電流，其提供的初始精度超過I %，它的優點在于超低噪聲輸出，超高精度電壓輸出，極低的溫度系數，過電流和熱限制保護作用以及非常精確的負載和線路調整。該芯片能夠實現嚴格的穩壓作用，為MAG3110芯片提供3.3V穩定電壓，供其正常工作使用。數據采集模塊I用于采集鐵磁構件表面的三維漏磁信號，將其轉化為數字信號后，通過IIC總線接口傳輸至核心處理模塊3。
[0013]所述的溫度采集模塊2包含一個SHTl I數字溫濕度傳感器芯片和一個MIC5205-X.xBM5芯片。SHTll數字溫濕度傳感器是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器，其可靠性好穩定性高。該傳感器與一個14位的A/D轉換器以及串行接口電路在同一芯片上無縫連接，因而響應速度快、抗干擾能力強、性價比高；MIC5205-x.xBM5芯片與數據采集模塊I中的完全相同，它為SHTll芯片提供3.3V穩定電壓，供其正常工作使用。溫度采集模塊2用于采集檢測環境的溫度及濕度信息，將其轉化為數字信號后，通過IIC總線接口傳輸至核心處理模塊3。
[0014]所述的核心處理模塊3包含核心處理器6、電源模塊7、USB模塊8、開關電路模塊9等4個部分，能夠對數據采集模塊I和溫濕度采集模塊2的數據進行整