一种便携式金属厚度检测仪的制作方法

本发明涉及一种对黑色金属平面厚度进行检测的厚度测量仪，属于金属检测仪器技术领域。

背景技术：

随着现代工业的发展，在各种黑色金属生产加工、应用等技术领域，需要经常对金属进行各种抽检，以保证产品在各个环节的质量，使生产能够持续有序地顺利进行。但是在生产实际中，由于检测设备体积大、检测时间长、操作复杂等各种因素，使得随时抽测会遇到取样困难、检测不准确、耽误时间长等问题，影响了生产中检测的实施。对黑色金属的检测是钢铁企业的日常工作，各种钢材的生产过程中都离不开对钢材的检测，其中钢材厚度检测更是各种钢板生产过程中必不可少的程序，需要随着生产流程在各个生产环节中多次不间断地进行。目前检测钢板厚度的检测仪器很多，可以对各种钢板进行检测，其中在目前生产现场使用的厚度检测仪存在体积较大、操作不便的缺点，不能快速对钢板厚度进行临时检测，特别是不能在手持使用的情况下，连续显示出钢板厚度的变化，不能满足生产现场灵活检测的需要，十分有必要进行改进。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种便携式金属厚度检测仪，这种厚度检测仪可以满足各种临时检测的需求，携带方便，应用简单，对使用环境要求宽泛，可以高度地灵活使用。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种便携式金属厚度检测仪，它包括箱体、厚度检测传感器、电路板、显示器、电池，电路板、显示器和电池安装在箱体内，厚度检测传感器位于箱体外，电路板由运算放大电路、比较整形电路组成，厚度检测传感器通过连接线与电路板的运算放大电路相连接，运算放大电路与比较整形电路相连接，比较整形电路与显示器相连接，电池分别与厚度检测传感器、电路板、显示器相连接，显示器的显示屏位于箱体壁上。

上述便携式金属厚度检测仪，所述厚度检测传感器为霍尔传感器，霍尔传感器的电源端接电池，霍尔传感器的输出端接运算放大电路的输入端，霍尔传感器的接地端接地。

上述便携式金属厚度检测仪，所述运算放大电路由运算放大器u1、晶体三极管t1、电阻r1、r2、r3、r4、r5、r6、电容c1组成，运算放大器u1的反相输入端通过电容c1、电阻r3与霍尔传感器的信号输出端相连接，运算放大器u1的同相输入端通过电阻r2接地，运算放大器u1的输出端通过电阻r5接晶体三极管ti的基极，电阻r4作为负反馈电阻接在运算放大器u1的输出端和反相输入端之间，晶体三极管ti的发射极接地，集电极作为运算放大电路的信号输出端接比较整形电路。

上述便携式金属厚度检测仪，所述比较整形电路包括74hc4046锁相环芯片u2及其外围电路的电阻r7、r8、r9、r10、r11、r12和电容c2、c3、c4、c5，74hc4046锁相环芯片u2的信号输入端与运算放大电路的输出端相连接，74hc4046锁相环芯片u2的信号输出端与显示器的指针m相连接，74hc4046锁相环芯片u2的各个管脚分别连接电阻或电容。

本发明的有益效果是：

本发明采用霍尔传感器、运算放大电路、比较整形电路和显示器组成检测部分，霍尔传感器贴在黑色金属表面，横向滑动，如果金属厚度发生变化，其磁导会发生变化，这个变化数量由霍尔传感器转化为微电压信号，该信号是线性的可变电压信号，与被测量的厚度值同时变化，然后由运算放大电路、比较整形电路进行处理后通过显示器的指针显示出来。

本发明能够完成黑色金属厚度测量，可以满足各种临时检测的需求，特别是可以在手持使用的情况下连续显示出钢板厚度的变化状态。本发明性能稳定，可以随身手持便于携带，应用简单，对使用环境要求宽泛，对黑色金属平面厚度分布是否均匀一目了然，可以满足不同领域和环境检测人员随时对金属平面的检测需要，可以高度地灵活使用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的电原理结构框图；

图3是本发明的电路原理图；

图4是μa741运算放大器芯片的管脚图；

图5是74hc4046锁相环芯片的管脚图。

图中标记如下：箱体1、厚度检测传感器2、连接线3、显示器4、电源开关5、使用开关6、霍尔传感器h1、运算放大器u1、晶体三极管t1、74hc4046锁相环芯片u2、电阻r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r10、r11、r12、电容c1、c2、c3、c4、c5、指针m。

具体实施方式

随着集成电路，工业传感器的迅速发展，用集成电路和高精密传感器构成检测设备是检测设备的发展趋势。本发明用集成电路实现的便携式黑色金属厚度检测仪可以满足各种临时检测的需求，特别是可以在手持使用的情况下连续显示出钢板厚度的变化状态，对使用环境要求宽泛，对黑色金属平面厚度分布是否均匀一目了然，可以满足不同领域和环境检测人员随时对金属平面的检测需要，可以高度地灵活使用。

图1显示，本发明包括箱体1、厚度检测传感器2、电路板、显示器4、电池。电路板、显示器和电池安装在箱体1内，厚度检测传感器2位于箱体1外，厚度检测传感器2通过连接线3与电路板相连接，电池分别与厚度检测传感器2、电路板、显示器4相连接，显示器4的显示屏位于箱体1壁上。电池为±15v，可用普通电池即可。

图2显示，本发明的检测电路由厚度检测传感器2、运算放大电路、比较整形电路、显示器4组成，运算放大电路与比较整形电路相连接，比较整形电路与显示器4相连接，显示器4是以指针表的形式，用指针将检测信号通过数值方式显示出来。

图3显示，厚度检测传感器2为霍尔传感器h1，霍尔传感器h1的电源端接电池，霍尔传感器h1的输出端接运算放大电路的输入端，霍尔传感器h1的接地端接地。

霍尔传感器h1采用hal495a系列传感器，hal495a为高灵敏度的集成霍尔线性元件，输出与电源电压成比率变化关系，并与磁场强度成正比。该霍尔电路提供增强的温度稳定性和灵敏度。电阻修正技术提供高精度和温度补偿以减小零点和增益的温漂。正方形的霍尔传感器把影响输出的机械和热应力效应减少到最小程度，正的灵敏度温度系数（0.02%/˚c典型值）有助于补偿低成本磁钢负的温度系数。输出性能可提供更有效的信号以达到高的精度。工作温度范围可以在-40℃到+150℃，电源电压工作范围从4.5v到10.5v。输出电压范围最大值0.4~(vcc-0.4)v。

hal495a系列传感器的主要参数为：供电电压（vcc）4.5~10.5；供电电流（icc）最大值8.7ma；输出类型（电流沉源）比例输出型典型电流源/沉vcc>4.5v1.5ma；最小电流源vcc>4.5v1.1ma最小电流沉vcc>4.5v0.6ma；零点电压（b=0gas）2.500±0.075v；敏度（mv/g）3.125±0.125，v/g；线性误差（%量程）最大值-1.50%作，vt输出端便可接计数器进行计数，并由显示器显示检测数值。

图3显示，运算放大电路由运算放大器u1、晶体三极管t1、电阻r1、r2、r3、r4、r5、r6、电容c1组成，运算放大器u1的反相输入端通过电容c1、电阻r3与霍尔传感器的信号输出端相连接，运算放大器u1的同相输入端通过电阻r2接地，运算放大器u1的输出端通过电阻r5接晶体三极管ti的基极，电阻r4作为负反馈电阻接在运算放大器u1的输出端和反相输入端之间，晶体三极管ti的发射极接地，集电极作为运算放大电路的信号输出端接比较整形电路。

图3显示，比较整形电路包括74hc4046锁相环芯片u2及其外围电路的电阻r7、r8、r9、r10、r11、r12和电容c2、c3、c4、c5，74hc4046锁相环芯片u2的信号输入端与运算放大电路的输出端相连接，74hc4046锁相环芯片u2的信号输出端与显示器的指针m相连接，74hc4046锁相环芯片u2的各个管脚分别连接电阻或电容。

图3、4显示，本发明的运算放大器u1采用μa741运算放大器芯片，它有8个管脚，管脚1、5与外接调零电位器相连接，管脚2、3分别是运算放大器的负相输入端和正相输入端，管脚6是输出端，管脚7接电源，管脚8空置。

μa741运算放大器芯片是高增益运算放大器，可用于军事，工业和商业应用.这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作，还具有广泛的共同模式，差模信号范围和低失调电压调零能力与使用适当的电位。输入失调电压：uio≤1.0mv；输入失调电流：iio≤20na；输入基极电流：iib≤80na；最大输出电压幅度：uopp=±14v；共模抑制比：cmrr=90db；差模开环电压增益：aod=106d；输入共模电压范围：≤±13v；差模输入阻抗：rid=2.0mω；电源电压：±15v。

图3、5显示，74hc4046锁相环芯片u2的管脚功能为：1脚相位输出端，环路人锁时为高电平，环路失锁时为低电平；2脚相位比较器ⅰ的输出端；3脚比较信号输入端；4脚压控振荡器输出端；5脚禁止端，高电平时禁止，低电平时允许压控振荡器工作；6、7脚外接振荡电容；8、16脚电源的负端和正端；9脚压控振荡器的控制端；10脚解调输出端，用于fm解调；11、12脚外接振荡电阻；13脚相位比较器ⅱ的输出端；14脚信号输入端；15脚内部独立的齐纳稳压管负极。

本发明在使用时，操作者手持霍尔传感器，并让霍尔传感器贴在黑色金属表面，横向滑动，如果金属厚度发生变化，其磁导会发生变化，这个变化数量由霍尔传感器转换为电信号，通过后续电路由指针表显示出来。本发明的电源系统使用干电池，由开关控制供给电路。为了便于操作霍尔传感器和测量电路之间的连接应用带屏蔽的djvvp软导线，该导线耐恶略环境能力强。