在线式电阻率测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种材料物理性能的测试分析装置，特别是涉及一种材料电学性能的测试分析装置，属于材料分析和电子测试设备技术领域。
【背景技术】
[0002]电阻率的测试常规的测试方法是四探针法或四线法，四线法主要应用在金属电阻率接触测试中，接触式测量由于接触电阻等原因对测试材料的表面要求非常高，这在工业现场是很难满足测试要求的。一般的测试方式均是将被测材料根据测试夹具的要求通过线切割等方式加工成被测试样，然后在测试仪器上进行电阻率测试，测试的是局部材料的服役前的情况，或者是材料失效后切割小部分再进行测试分析，分析材料失效的原因，及不同服役状态过程中的特性。测试试样与实际材料服役的情况还是有比较大的差别，例如加工前小试样的局部特性不能真实反映整体材料的性能和加工过程对材料特性存在的影响。传统的测试方式的局限性导致了缺乏对材料服役过程中测特性变化的记录分析，丢失了服役过程中材料特性变化的重要信息或失效等结果数据的实践总结。
【发明内容】
[0003]为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种在线式电阻率测试系统，同时克服了传统接触式测量对测试材料的表面要求非常高的难题，拓展了现有技术中只能测试材料小部分特性的应用领域，从空间和时间多角度反映材料服役状态。
[0004]为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案:
一种在线式电阻率测试系统，由计算机、软件控制系统和测试控制盒组成，测试控制盒通过通信电缆与计算机电气通信连接，软件控制系统安装于计算机的软件系统中，至少设置两个测试控制盒，每个测试控制盒皆由传感器系统、盒体姿态和定位系统、站号设定旋钮和信号连接器组成，传感器系统由第一测量电感线圈、第二测量电感线圈、控制线路板、温度传感器和控制单元组成，盒体姿态和定位系统由高度调节装置、高度基准面左支点、高度基准面右支点和定位吸盘组成，测试控制盒底部由绝缘材料制成，第一测量电感线圈、第二测量电感线圈设置于测试控制盒底部的两侧，定位吸盘设置于测试控制盒底部的中间位置，两个高度调节装置分别设置于第一测量电感线圈和定位吸盘之间以及第二测量电感线圈和定位吸盘之间，使两个高度调节装置以定位吸盘的位置为中心呈对称分布，设定使得第一测量电感线圈和第二测量电感线圈同时与被测材料表面处于非接触的状态，温度传感器也设置于测试控制盒底部，第一测量电感线圈、第二测量电感线圈和温度传感器皆通过导线与控制线路板信号连接，站号设定旋钮和控制单元皆设置于控制线路板上，控制单元根据使用者旋转开关站号设定旋钮完成对应测试控制盒的站号的设定，控制线路板和信号连接器之间进行实时数据传送，通过信号连接器完成与计算机软件控制系统的实时数据交换。
[0005]作为本发明优选的技术方案，至少设置三个测试控制盒。
[0006]作为上述技术方案中进一步优选的技术方案，设置三个测试控制盒，分别为第一测试控制盒、第二测试控制盒和第三测试控制盒。
[0007]作为上述技术方案中进一步优选的技术方案，在测试控制盒的控制线路板上的控制单元采用微控制器，微控制器与同时设置于控制线路板上的站号设定电路、高精度涡流信号专用处理电路、高精度信号发生电路、测温电路、电源电路、显示电路、通信电路和存储器电路电气连接，站号设定电路与站号设定旋钮信号连接，微控制器根据使用者旋转站号设定旋钮后由站号设定电路获取的开关脉冲信号来完成站号的设定，电源电路为控制线路板供电，高精度信号发生电路产生交变电压信号，并通过测试控制盒的第一测量电感线圈和第二测量电感线圈将交变电压信号输送至被测材料，第一测量电感线圈和第二测量电感线圈再感知从被测材料方向返回的信号，通过高精度涡流信号专用处理电路将从被测材料采集的信号发送给微控制器进行信号处理，信号处理的结果通过显示电路向显示输出终端显示测试结果，微控制器同时还通过通信电路进行电平转换形成通信信号，然后再由对应的测试控制盒的通信电缆将通信信号实时数据传送给计算机及软件控制系统，每个测试控制盒的温度传感器将对应温度检测送号发送给同一测试控制盒的测温电路，将温度传感器的热电势线性化放大后输出直流电压值由微控制器传输到存储器电路，来实时记录测试过程的温度变化。
[0008]作为上述技术方案中进一步优选的技术方案，测试控制盒底部由绝缘陶瓷材料制成。
[0009]作为上述技术方案中进一步优选的技术方案，根据测试需要，高度调节装置通过高度调节螺母实现对高度基准面左支点和高度基准面右支点的升降高度调控，进而调节第一测量电感线圈和第二测量电感线圈与被测材料表面的距离。
[0010]本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点:
1.在采用本发明在线式电阻率测试系统测试时，不受测试材料表面油污等介质的影响，适应性强，测试数据准确；
2.本发明在线式电阻率测试系统能在线实时、快速和精确分析整体材料在服役过程中的电阻率变化，以及与电阻率相关的物理特性变化，获取材料电阻率变化趋势信息；
3.本发明在线式电阻率测试系统的装置结构简单，测试精确度高。
【附图说明】
[0011]图1是本发明优选实施例在线式电阻率测试系统的结构示意图。
[0012]图2是本发明优选实施例的测试控制盒的结构示意图。
[0013]图3是沿图2中A向的视图。
[0014]图4是本发明优选实施例的测试控制盒控制线路板框图。
[0015]图5是本发明优选实施例的微控制器的电路结构示意图。
[0016]图6是本发明优选实施例的站号设定电路的电路结构示意图。
[0017]图7是本发明优选实施例的高精度涡流信号专用处理电路的电路结构示意图。
[0018]图8是本发明优选实施例的高精度信号发生电路的电路结构示意图。
[0019]图9是本发明优选实施例的测温电路的电路结构示意图。
[0020]图10是本发明优选实施例的电源电路的电路结构示意图。
[0021]图11是本发明优选实施例的显示电路的电路结构示意图。
[0022]图12是本发明优选实施例的通信电路的电路结构示意图。
[0023]图13是本发明优选实施例的存储器电路的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]本发明的优选实施例详述如下:
在本实施例中，参见图1~图3，一种在线式电阻率测试系统，由计算机5、软件控制系统6和测试控制盒组成，测试控制盒通过通信电缆4与计算机5电气通信连接，软件控制系统6安装于计算机5的软件系统中，一共设置3个测试控制盒，分别为第一测试控制盒1、第二测试控制盒2和第三测试控制盒3，每个测试控制盒皆由传感器系统、盒体姿态和定位系统、站号设定旋钮2-5和信号连接器2-7组成，传感器系统由第一测量电感线圈2-2、第二测量电感线圈2-9、控制线路板2-4、温度传感器2-8和控制单元2-6组成，盒体姿态和定位系统由高度调节装置2-3、高度基准面左支点2-1、高度基准面右支点2-10和定位吸盘2-11组成，测试控制盒底部由绝缘陶瓷材料制成，第一测量电感线圈2-2、第二测量电感线圈2-9设置于测试控制盒底部的两侧，定位吸盘2-11设置于测试控制盒底部的中间位置，两个高度调节装置2-3分别设置于第一测量电感线圈2-2和定位吸盘2-11之间以及第二测量电感线圈2-9和定位吸盘2-11之间，使两个高度调节装置2-3以定位吸盘2-11的位置为中心呈对称分布，设定使得第一测量电感线圈2-2和第二测量电感线圈2-9同时与被测材料表面处于非接触的状态，进行非接触式测量，保证了测试信号不被被测材料表面污垢影响，第一测量电感线圈2-2和第二测量电感线圈2-9的线圈根据不同的材料选择不同的圈数，在实施时需要将线圈的特新参数输入给控制单元2-6，以便计算需要，根据测试需要，高度调节装置2-3通过高度调节螺母实现对高度基准面左支点2-1和高度基准面右支点2-10的升降高度调控，进而调节第一测量电感线圈2-2和第二测量电感线圈2-9与被测材料表面的距离，使得电感检测信号处于最佳状态，定位吸盘2-11将各测试信号盒分别与被测材料的设定测试点位置进行固定，旋转定位吸盘2-11顶端的螺母可以实现压紧和松开的动作，拆卸方便，温度传感器2-8也设置于测试控制盒底部，温度传感器2-8采用K分度的热电偶传感器来是实现温度采集，并将被测材料服役的实时温度传给控制线路板2-4，温度传感器2-8将温度送号送给各测试控制盒的测温电路，将温度传感器的热电势线性化放大后输出直流电压值由微控制器实时记录测试过程的温度变化，第一测量电感线圈2-2、第二测量电感线圈2-9和温度传感器2-8皆通过导线与控制线路板2-4信号连接，站号设定旋钮2-5和控制单元2-6皆设置于控制线路板2-4上，控制单元2-6根据使用者旋转开关站号设定旋钮2-5完成对应测试控制盒的站号的设定，站号设定旋钮2-5用来设定本测试控制盒或测试材料位置的站号，为记录的数据做好标识，采用金属凸轮编码器EC11B15202AA，控制线路板2-4和信号连接器2-7之间进行实时数据传送，通过信号连接器2-7完成与计算机软件控制系统6的实时数据交换，信号连接器2-7采用DB9接插件将各测试控制盒的采集信号通过连接线送出给计算机5的串行通信口。控制线路板2-4的