交叉旋转磁场探伤仪的制作方法
【专利摘要】交叉旋转磁场探伤仪，涉及磁粉探伤设备【技术领域】，主要由锂电池、直流／直流变换电路、直流／交流变换电路、探头控制电路以及交叉旋转磁场探头连接而成，锂电池与直流／直流变换电路连接，直流／直流变换电路和探头控制电路分别与直流／交流变换电路连接，直流／交流变换电路与交叉旋转磁场探头连接。本发明通过充电锂电池作能源，经直流／直流变换电路、直流／交流变换电路、探头控制电路信号处理后为磁粉探伤交叉旋转磁场探头供电，交叉旋转磁场探头能对各种焊缝、各种几何形状曲面、平面、管道、锅炉、球罐等压容器进行一次性全方位显示缺陷和伤痕，具有使用方便、探伤效率高的优点。
【专利说明】交叉旋转磁场探伤仪
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁粉探伤设备【技术领域】，具体涉及一种交叉旋转磁场探伤仪。
【背景技术】
[0002]磁粉探伤仪是一种用于是利用磁轭对铁磁性材料的工件进行磁化的轻便微型磁粉探伤设备，对于铁磁性工件，尤其是工件的表面和近表面，磁粉探伤有着非常高的灵敏度和可靠性。但是目前国内外工业探伤使用的便携式磁粉探伤机，不论是旋转磁场探伤机、磁轭式磁粉探伤机，还是组合在一起的多用磁粉探伤机，电源的供给均采用220V单相交流电供电。最近几年，有厂家生产的磁轭式磁粉探伤机，采用充电电池直接供电，产生的是直流磁场，由于采用直流供电，集肤效应差，检测灵敏度低，使用较少，但在实际工作中，尤其是现场进行的磁粉检测，如锅炉压力容器的内部检测、压力管道的在线检测以及高空进行的检测等，采用交流220V电源使用起来既不安全又不方便，而且目前在售的便携式磁粉探伤仪大多为电磁轭探头:它配有活关节，可以对曲面、平面工件探伤。电磁轭探头仅能对垂直于探头方向的伤痕进行磁化，存在探伤速度慢，操作复杂的缺点。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有技术的不足，提供了一种使用方便、探伤效率高的交叉旋转磁场探伤仪。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]一种交叉旋转磁场探伤仪，主要由锂电池、直流/直流变换电路、直流/交流变换电路、探头控制电路以及交叉旋转磁场探头连接而成，锂电池与直流/直流变换电路连接，直流/直流变换电路和探头控制电路分别与直流/交流变换电路连接，直流/交流变换电路与交叉旋转磁场探头连接，直流/直流变换电路由推挽电路、高频变压器和整流滤波电路组成，推挽电路中设置一块TL494芯片，变压器Tl和变压器T3的基极分别与TL494芯片的两个内置晶体管的发射极连接，整流滤波电路由四只整流二极管和一个滤波电容组成，四只整流二极管连接成单相桥式结构；直流/交流变换电路为全桥桥式电路，包括单片机和四路桥式电路，单片机分别输出相位差为90度的脉冲与四路桥式电路连接，使四路桥式电路输出360度的交叉旋转磁场电压；探头控制电路包括一个微控制器,微控制器与直流/交流变换电路的单片机连接。
[0006]上述变压器Tl选用EI33型的高频铁氧体磁心变压器。
[0007]上述交叉旋转磁场探头上设置照明灯。
[0008]本发明的工作原理是采用锂电池供电，电压为16.8V，通过直流/直流变换电路中TL494芯片和EI33高频变压器组成升压电路，将16.8VDC升为300V，再通过直流/交流变换电路中单片机控制四组桥式电路输出两组相位相差90度的320V / 22.8Hz输出电压供给探头，从而形成了交叉旋转磁场，同时通过探头控制电路中的微控制器使探头上的照明灯点亮方便工作时观察伤痕。具体工作原理如下:[0009]直流/直流变换电路中变压器Tl和变压器T3的基极分别接TL494的两个内置晶体管的发射极，中心器件变压器Tl，实现电压由16.8V脉冲电压转变为320V脉冲电压，此脉冲电压经过整流滤波电路变成320V高压直流电压，变压器Tl的工作频率选为50KHz左右，因此Tl选用EI33型的高频铁氧体磁心变压器。开机后直流/交流变换电路中的单片机的3脚输出一个高电平经电阻Rl使Ql导通，此时TL494电路工作正常控制TL494的15脚降至5V以下，TL494无输出，此时无高压节约电源能量；仪器正常工作时51单片机的3脚输出一个低电平经电阻Rl使Ql截止，此时TL494电路工作正常控制TL494的15脚升至5V以上，此时TL494电路工作正常，TL494的两个内置晶体管交替导通，导致晶体管Tl、T3的基极也因此而交替导通，T2和T4交替导通。因为变压器选择为E型，这样使变压器工作在推挽状态，T2和T4以频率为50KHz交替导通，使变压器的初级输入端有50KHz的交流电。当Tl导通时，场效应管T4因为栅极无正偏压而截止，而此时T3截止，导致场效应管T2栅极有正偏压而导通。当Tl导通时，T3截止，场效应管T4因为栅极无正偏压而截止，而此时T3截止，导致场效应管T2栅极有正偏压而导通。且交替导通时其峰值电压为16.8V，即产生了16.8V / 50KHz的交流电。当电路工作不正常时，TL494输出控制端为低电平时，TL494的两个内置晶体管的集电极(8脚和9脚)有16.8V正偏压，基极为高电平，导致两晶体管同时导通。Tl和T3因为基极都为高电平而饱和导通，而场效应管T2、T4将因栅极无正偏压都处于截止状态，逆变电源停止工作。极性电容C17、C18滤去16.8V直流中的交流成分，降低输入干扰。整流滤波电路由四只整流二极管和一个滤波电容组成。四只整流二极管D2-D5接成电桥的形式，称单相桥式整流电路。在桥式整流电路中，电容C4滤去了电路中的交流成分，输出320V高压直流电，供后继逆变电路使用。
[0010]直流/交流变换电路中单片机的40、41、42、43脚分别输出相位差为90度的脉冲，用于控制四组桥式电路，OUTl、0UT2为一组输出相位相差180度，0UT3、0UT4为一组输出相差180度，这两组相位相差90度，从而形成360度的交叉旋转磁场22.8HZ电压输出，桥式电路上下两部分电路工作过程完全相同。现以其中的OUTl、0UT2为例说明:当Q3导通时:TX1的基级没有正偏压，从而使TXl截止，然后ΤΧ2的栅极有16.8V正偏电压，使ΤΧ2导通。而TXl因为栅极无正偏压截止，320V电压无法从OUTl输出，此时Q4截止:Q4基级没有16.8V正偏压，从而截止。TX3的栅极有正偏电压，从而使TX3导通。而TX4因为栅极没有16.8V正偏压截止。因为TX3导通，TX4截止，320V电压从0UT2输出。同理Q3截止，Q4导通时320V电压从OUTl输出原理同上。上下两部分以频率为22.8Hz而交替导通，从而使电路有320V / 22.8Hz的交流电输出。而两组相位相差90度的320V / 22.8Hz输出电压供给探头，从而形成了交叉旋转磁场。
[0011]探头控制电路由单片机操作，当按下微控制器的I脚为低电平时，控制TL494输出形成320V直流，同时单片机的40、41、42、43脚分别输出相位差为90度的脉冲，两组相位相差90度的320V / 22.8Hz输出电压供给探头，从而形成了交叉旋转磁场。同时AT89S52的3脚输出为低电平使QD导通，使探头照明灯点亮方便工作时观察伤痕。
[0012]与现有技术相比，本发明通过充电锂电池作能源，经直流/直流变换电路、直流/交流变换电路、探头控制电路信号处理后为磁粉探伤交叉旋转磁场探头供电，交叉旋转磁场探头能对各种焊缝、各种几何形状曲面、平面、管道、锅炉、球罐等压容器进行一次性全方位显示缺陷和伤痕，具有使用方便、探伤效率高的优点。【专利附图】
【附图说明】
[0013]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0014]图1是本发明装置的结构示意图；
[0015]图2是本发明直流/交流变换电路的结构示意图；
[0016]图3是本发明直流/直流变换电路的电路结构图；
[0017]图4是本发明直流/交流变换电路的局部电路结构图。
[0018]图中I锂电池、2推挽电路、3高频变压器、4整流滤波电路、5直流/交流变换电路、6微控制器、7交叉旋转磁场探头、8探头照明灯、21TL494芯片、51单片机、52桥式电路。
【具体实施方式】
[0019]如图1和图2所示，一种交叉旋转磁场探伤仪，主要由锂电池1、直流/直流变换电路、直流/交流变换电路5、探头控制电路以及交叉旋转磁场探头7连接而成，交叉旋转磁场探头上设置照明灯，锂电池I与直流/直流变换电路连接，直流/直流变换电路和探头控制电路分别与直流/交流变换电路5连接，直流/交流变换电路5与交叉旋转磁场探头7连接，直流/直流变换电路由推挽电路2、高频变压器3和整流滤波电路4组成，推挽电路2中设置一块TL494芯片21，变压器Tl和变压器T3的基极分别与TL494芯片21的两个内置晶体管的发射极连接，变压器Tl选用EI33型的高频铁氧体磁心变压器，整流滤波电路4由四只整流二极管和一个滤波电容组成，四只整流二极管连接成单相桥式结构；直流/交流变换电路为全桥桥式电路，包括单片机51和四路桥式电路52，单片机51分别输出相位差为90度的脉冲与四路桥式电路52连接，使四路桥式电路52输出360度的交叉旋转磁场电压；探头控制电路包括一个微控制器6，微控制器6与直流/交流变换电路5的单片机51连接。
[0020]本发明的工作原理是采用锂电池I供电，电压为16.8V，通过直流/直流变换电路中TL494芯片21和EI33高频变压器组成升压电路，将16.8VDC升为300V，再通过直流/交流变换电路5中单片机51控制四组桥式电路52输出两组相位相差90度的320V / 22.8Hz输出电压供给交叉旋转磁场探头7，从而形成了交叉旋转磁场，同时通过探头控制电路中的微控制器6使探头照明灯8点亮方便工作时观察伤痕。具体工作原理如下:
[0021]如图3所示，直流/直流变换电路中变压器Tl和变压器T3的基极分别接TL494的两个内置晶体管的发射极，中心器件变压器Tl，实现电压由16.8V脉冲电压转变为320V脉冲电压，此脉冲电压经过整流滤波电路变成320V高压直流电压，变压器Tl的工作频率选为50KHz左右，因此Tl选用EI33型的高频铁氧体磁心变压器。开机后直流/交流变换电路中的单片机的3脚输出一个高电平经电阻Rl使Ql导通，此时TL494电路工作正常控制TL494的15脚降至5V以下，TL494无输出，此时无高压节约电源能量；仪器正常工作时51单片机的3脚输出一个低电平经电阻Rl使Ql截止，此时TL494电路工作正常控制TL494的15脚升至5V以上，此时TL494电路工作正常，TL494的两个内置晶体管交替导通，导致晶体管Tl、T3的基极也因此而交替导通，T2和T4交替导通。因为变压器选择为E型，这样使变压器工作在推挽状态，T2和T4以频率为50KHz交替导通，使变压器的初级输入端有50KHz的交流电。当Tl导通时，场效应管T4因为栅极无正偏压而截止，而此时T3截止，导致场效应管T2栅极有正偏压而导通。当Tl导通时，T3截止，场效应管T4因为栅极无正偏压而截止，而此时T3截止，导致场效应管T2栅极有正偏压而导通。且交替导通时其峰值电压为16.8V，即产生了 16.8V / 50KHz的交流电。当电路工作不正常时，TL494输出控制端为低电平时，TL494的两个内置晶体管的集电极(8脚和9脚)有16.8V正偏压，基极为高电平，导致两晶体管同时导通。Tl和T3因为基极都为高电平而饱和导通，而场效应管T2、T4将因栅极无正偏压都处于截止状态，逆变电源停止工作。极性电容C17、C18滤去16.8V直流中的交流成分，降低输入干扰。整流滤波电路由四只整流二极管和一个滤波电容组成。四只整流二极管D2-D5接成电桥的形式，称单相桥式整流电路。在桥式整流电路中，电容C4滤去了电路中的交流成分，输出320V高压直流电，供后继逆变电路使用。
[0022]如图4所示，直流/交流变换电路中单片机的40、41、42、43脚分别输出相位差为90度的脉冲，用于控制四组桥式电路，OUTU 0UT2为一组输出相位相差180度，0UT3、0UT4为一组输出相差180度，这两组相位相差90度，从而形成360度的交叉旋转磁场22.8HZ电压输出，桥式电路上下两部分电路工作过程完全相同。现以其中的0UT1、0UT2为例说明:当Q3导通时:TX1的基级没有正偏压，从而使TXl截止，然后ΤΧ2的栅极有16.8V正偏电压，使ΤΧ2导通。而TXl因为栅极无正偏压截止，320V电压无法从OUTl输出，此时Q4截止:Q4基级没有16.8V正偏压，从而截止。TX3的栅极有正偏电压，从而使TX3导通。而TX4因为栅极没有16.8V正偏压截止。因为TX3导通，TX4截止，320V电压从0UT2输出。同理Q3截止，Q4导通时320V电压从OUTl输出原理同上。上下两部分以频率为22.8Hz而交替导通，从而使电路有320V / 22.8Hz的交流电输出。而两组相位相差90度的320V / 22.8Hz输出电压供给探头，从而形成了交叉旋转磁场。
[0023]探头控制电路由单片机操作，当按下微控制器的I脚为低电平时，控制TL494输出形成320V直流，同时单片机的40、41、42、43脚分别输出相位差为90度的脉冲，两组相位相差90度的320V / 22.8Hz输出电压供给探头，从而形成了交叉旋转磁场。同时AT89S52的3脚输出为低电平使QD导通，使探头照明灯点亮方便工作时观察伤痕。
【权利要求】
1.一种交叉旋转磁场探伤仪，其特征是主要由锂电池、直流/直流变换电路、直流/交流变换电路、探头控制电路以及交叉旋转磁场探头连接而成，锂电池与直流/直流变换电路连接，直流/直流变换电路和探头控制电路分别与直流/交流变换电路连接，直流/交流变换电路与交叉旋转磁场探头连接，直流/直流变换电路由推挽电路、高频变压器和整流滤波电路组成，推挽电路中设置一块TL494芯片，变压器Tl和变压器T3的基极分别与TL494芯片的两个内置晶体管的发射极连接，整流滤波电路由四只整流二极管和一个滤波电容组成，四只整流二极管连接成单相桥式结构；直流/交流变换电路为全桥桥式电路，包括单片机和四路桥式电路，单片机分别输出相位差为90度的脉冲与四路桥式电路连接，使四路桥式电路输出360度的交叉旋转磁场电压；探头控制电路包括一个微控制器，微控制器与直流/交流变换电路的单片机连接。
2.根据权利要求1所述的交叉旋转磁场探伤仪，其特征是变压器Tl选用EI33型的高频铁氧体磁心变压器。
3.根据权利要求1所述的交叉旋转磁场探伤仪，其特征是交叉旋转磁场探头上设置照明灯。
【文档编号】G01N27/84GK103822965SQ201310694742
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】申德峰, 牛百齐, 金世贵, 马军, 陈亚利, 崔儒静 申请人:济宁鲁科检测器材有限公司