新型笔式探头扰动磁场检测系统的制作方法

扰动磁场检测技术主要用于检测金属工件表面及近表面的裂纹型缺陷，可以较为精确地检测出裂纹的长度和计算出裂纹的深度；该技术与工业上较为成熟的五大常规无损检测技术相比，具有许多独有的优点；超声检测需要在工件表面添加耦合剂，且要求探头与工件有良好的接触；操作环境差且操作困难；射线检测需要胶片保存缺陷数据，成本极高，检测周期长且射线对人体有伤害；磁粉检测只能用于铁磁性材料的检测，应用范围较为局限，且需要加干粉或磁悬液，对环境有污染；渗透检测需要渗透剂，清洗剂，仍对环境有污染，且只能检测表面开口缺陷；扰动磁场检测技术则对工件表面要求不高，且可以进行无接触检测；无消耗品，检测成本低，检测无污染，对人体无伤害，操作简便且检测结果直观。

背景技术：

为解决相关问题，本发明专利提供了新型笔式探头扰动磁场检测系统，运用扰动磁场技术，对物体表面是否具有缺陷进行检测，操作效果直观明显，具有很高的参考价值。

本发明专利的技术方案为：新型笔式探头扰动磁场检测系统，包括信号检测模块，信号放大模块，信号滤波模块以及电脑显示模块。

技术实现要素：

所述信号检测模块包括新型笔试探头，激励信号源模块，MCU模块以及功率放大模块；其中所述新型笔试探头能够在被检工件表面感应出均匀的电流，具有较高灵敏度的检测传感器，用于接收由工件表面缺陷引起的微弱的磁场扰动信号，以减少或避免由探头本身原因引起的缺陷漏检情况。

所述激励信号源模块需要有精确度高、稳定性好、抗干扰能力强的激励信号源，且其应具

有较强的带负载能力。

所述MCU需要既能有效的控制各部分电路顺利、稳定地运行，同时也要求其功耗尽可能低，以增加仪器在充满电后的使用时间；所述功率放大模块是由于激励信号带负载能力比较弱，直接将其作为探头的激励源，信号太小，或者几乎没有信号，因此需要一个功率放大模块，来增强激励信号的带载能力。

所述信号放大模块，要求放大倍数可调，以满足不同放大倍数的需求，且操作应简单方便；放大后信号不失真，相位不发生变化，不改变原信号的特征；放大倍数上限应足够大，放大后的信号应满足滤波电路的要求。所述信号滤波模块滤波电路要求信噪比高，分辨率好，滤波后的信号不失真，相位不发生改变；所述电脑显示模块要求可以清晰的显示所测数据。

本发明专利的有益效果为，在运用扰动磁场检测技术进行检测时，由于常规探头体积比较大，对于工件边界很大一部分都检测不到，对于工件窄角处更是无能为力；因此，设计一款笔试探头，用于辅助常规探头，检测试件边界常规探头容易漏检处以及一些常规探头难以接触的角焊缝，以达到提高检测面覆盖率的效果；同时在所述新型笔试探头的检测下，信号检测模块所检测到的信号，通过信号放大模块，将信号进行放大处理，然后经过信号滤波模块对信号进行滤波操作，相关处理完成后，将所检测信号输入计算机操作系统，进行分析处理，最后以波形图形式进行数据的分析综合处理。

附图说明

图1新型笔试探头结构图。

图2功率放大电路结构图。

图3信号放大电路原理图。

图4有源滤波器外部结构图。

图5有源滤波电路原理图。

具体实施方式

基于新型笔式探头扰动磁场检测系统，包括信号检测模块，信号放大模块，信号滤波模块以及电脑显示模块。

所述新型笔式探头的结构与常规探头一样，也是由激励线圈、U 型磁芯和检测线圈三部分组成，只是尺寸有所不同；由于新型笔试探头尺寸相对较小，让检测线圈尽量放置在U型磁芯的正下方中心处，以提高检测信号的准确性；U 型磁芯总长 15mm，高 9mm，宽 7.5mm；激励线圈长 7.5mm，高 4mm，宽 6mm，线圈匝数为 160 匝；检测线圈高 3mm，直径为 2mm，匝数为 220 匝。

所述功率放大模块：由两片级联的运算放大器AD8040、输入电阻R1、反馈电阻R2、电阻R3以及电源电路组成；所述AD8040一款四核、轨到轨输入和输出的高速放大器；输入电压范围可以超过各供电轨200 mV而不会反相，输出动态范围可以扩展至各供电轨40 mV以；AD8040能够以极低的功耗提供出色的信号质量和驱动功率。

其中：C1、C4=10µF；C2、C3=0.1µF；R1=1k；R2=5k；R3=R1//R2=800。

放大倍数：k1=Vo/Vi=R2/R1=5。

所述信号放大模块：由仪表放大器，电阻R8和电源电路组成。所述仪表放大器选择AD620，其优点是功耗低，精度高，可以通过调节电阻R5的值来实现调节该放大器放大倍数K；AD620中放大倍数K满足的关系式为。

其中：R4=R6=100；C5=C6=10µF；R5根据放大倍数需要进行选择。

所述信号滤波模块：采用高集成度通用有源滤波器UAF42，UAF42具有通用性强，通过外接电阻的不同组合形式可以实现巴特沃思，切比雪夫，贝塞尔型的低通，带通及高通、带阻滤波器；设计简单，BB公司还为UAF42专门设计了一个软件，从而可以方便灵活地设计各种不同类型的滤波器；具有高精度频率和高Q值；片内集成有1000pF±5%的电容。

按照图5连接电路，在IN3端口输入信号，由于激励信号为5kHz或15kH因此感应信号也应在此频率附近，应该选择该滤波器作为带通滤波器使用，即在7号端口输出信号，此时中心频率计算公式为：

其通频带宽为：

选择R_F2和R_G为滑动变阻器以便及时调整中心频率和通频带宽。

所述检测信号经过各个模块的处理后，经过数据线导入电脑处理器中，呈现图形，使工作人员可以更加直观的进行分析。

同时本发明所没有进行叙述之处，都是本领域中实验人员都知道的内容。通过以上叙述，本领域的使用者知道了此发明的较佳之处；应该进行声明的是，在不脱离发明的核心的情况下，任何形式的比较容易的变形和修改都在本发明的保护范围之内。