一种便携式在线霍尔磁场连续测量仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种便携式在线霍尔磁场连续测量仪，属于测量设备。包括与待测钢结构相连的磁化模块，以及获取信号的数据采集系统，数据采集系统连接数据控制系统，所述数据控制系统分别连接显示模块、键盘、数据传输接口和电源，同时对磁化模块与数据采集系统进行控制。该测量仪为根据磁记忆效应而设计的多路磁场测量系统，通过高压脉冲电流对铁磁材料进行瞬间磁化，每一路采用X,Y,Z三个互相正交的霍尔传感器对铁磁材料表面的漏磁信号进行检测及信号调理，ARM主控芯片对数据处理并在LCD上进行柱状图显示。此测量仪可对被测部位准确定位，精确测量；可以进行多点同时检测，大大提高了检测效率；增加了无线数据传输接口，可实现数据实时传输。
【专利说明】
一种便携式在线霍尔磁场连续测量仪
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种便携式在线霍尔磁场连续测量仪，可以同时多个点磁感应强度的连续测量，特别适用于钢结构探伤，属于测量设备。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的快速发展，以及近年来城镇化步伐加快，钢材等铁磁材料广泛应用于房屋建造、桥梁、机械、铁路、石油管道、地铁及一些重要的工程领域。使用钢铁材料建造的工程，其在服役期间不可避免的会受到不同程度的损伤，如果不能及时监测并加以改变，其将会影响到整个钢结构的应力均匀分布，进而有可能会导致坍塌等一系列事故的发生。如何能准确地检测到各种钢铁材料在服役期间受力状况对钢铁材料材性变化的影响，已成为如今成品钢铁材料及由这些钢铁材料组装的各种钢结构检测与诊断中一个亟待解决的课题，尤其是人不易接触到的地方更是迫切需要，具有重要的理论意义和应用价值。
[0003]脉冲漏磁检测技术是具有一定占空比的矩形波，施加在探头上的励磁矩形波所产生的脉冲磁场对被测试件进行局部磁化，在被测试件中的不连续处有脉冲漏磁场“泄漏”，置于被测试件上的检测传感器上就会感应出随时间变化的电压即漏磁瞬态信号，由于脉冲信号包含很宽的频谱，感应的电压信号中就包含重要的有关缺陷位置、尺寸如深度等信息。
[0004]然而，手持高斯计只能读出在某一位置的磁感应强度的示数，如果要测量比较狭窄，或人不易接触位置的磁感应强度，则通过手持的方法会难以实现。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种便携式在线霍尔磁场连续测量仪，以解决现有高斯计只能测量钢结构表面单点的漏磁信号。
[0006]本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的。
[0007]—种便携式在线霍尔磁场连续测量仪，包括与待测钢结构相连的磁化模块，以及获取信号的数据采集系统，数据采集系统连接数据控制系统，所述数据控制系统分别连接显示模块、键盘、数据传输接口和电源，同时对磁化模块与数据采集系统进行控制。
[0008]优选为，所述磁化模块与高压脉冲电源相连并受数据控制系统控制。
[0009]优选为，所述数据采集系统包括三个互相正交的霍尔传感器，各霍尔传感器分别连接有模拟信号调理电路，各模拟信号调理电路连接至模拟多路切换器，模拟多路切换器依次连接采样保持器和A/D转换器，A/D转换器分别连接逻辑控制电路和嵌入式控制器，逻辑控制电路分别连接采样保持器和各模拟信号调理电路。
[0010]优选为，所述电源模块包括与锂电池连接的滤波电路，以及与其并联连接的两个直流变压芯片LM2940和ASMl 117，其中，直流变压芯片LM2940上并联有电解电容C27和电解电容C26后接地，直流变压芯片LM2940正极输出端接数据控制系统;直流变压芯片ASMl 117上并联有电容Cll和可变电容C12、C10后接地，直流变压芯片ASM1117输出端并接有电阻RlO和二极管DO后接地;直流变压芯片ASMl 117正极输出端接采样保持器、A/D转换器和模拟多路切换器。
[0011]优选为，所述滤波电路包括与直流变压芯片ASM1117并联的电解电容C26，以及与直流变压芯片LM2940并联的电容Cl I和可变电容Cl I。
[0012]优选为，所述数据控制系统采用STM32F103R8T6的嵌入式控制器。
[0013]优选为，所述数据传输接口预留有I2C、SPI及无线数据传输接口。
[0014]优选为，所述显示模块采用IXD1602显示器。
[0015]在选用上述技术方案后，本实用新型便携式在线霍尔磁场连续测量仪不仅能测量钢结构表面裂缝的漏磁信号强度，还可以测得裂缝较深处的漏磁信号强度以及可以对应力集中区损伤的预测，且每个测量回路都有X，Y，Z三个互相正交的传感器测量漏磁强度，测量仪每测一次，就是对钢结构进行连续一层检测，经多次扫描，就可以完成对整个钢结构的检测，大大提高了工作效率。
【附图说明】
[0016]为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本实用新型的整体结构框图。
[0018]图2为本实用新型的数据采集系统结构框图。
[0019]图3为本实用新型的电源原理图。
[0020]图4为本实用新型的显示与数据传输接口框图。
【具体实施方式】
[0021]为使本实用新型实施例的目的、技术优点和方案更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0022]如图1所示，本实施例便携式在线霍尔磁场连续测量仪，包括数据采集系统，数据控制系统，显示与数据传输系统，以及电源模块。其中，数据采集系统与待测钢结构相连的磁化模块相连，数据采集系统并将采集到的信息连接至数据控制系统，数据控制系统分别连接有显示模块、键盘、数据传输接口和电源，同时对磁化模块与数据采集系统进行控制。
[0023]磁化模块与高压脉冲电源相连，对待测钢结构进行磁化，并受数据控制系统控制。
[0024]如图2所示，数据采集系统包括三个互相正交的霍尔传感器，各霍尔传感器分别连接有模拟信号调理电路，各模拟信号调理电路连接至模拟多路切换器，模拟多路切换器依次连接采样保持器和A/D转换器，A/D转换器分别连接逻辑控制电路和嵌入式控制器，逻辑控制电路分别连接采样保持器和各模拟信号调理电路。
[0025]其中，数据控制系统主要采用STM32F103R8T6的嵌入式控制器对数据进行处理和输出，数据传输接口预留有I2C、SPI及无线数据传输接口。显示模块采用LCD1602液晶显示屏。电源模块主要是把可充电的锂电池采用直流变压芯片供整个系统各模块使用。
[0026]如图2所示为数据采集模块结构框图，由霍尔传感器、模拟信号调理电路、12路模拟开关AD7506、采样/保持器LF398、模数转换器AD574等组成。微控制器STM32作为系统的控制器，管理整个采集系统。16路输入信号范围均为O?1V，由模拟开关AD7506将信号分时的接入到系统中。LF398对信号进行采样保持，并将采样保持的信号送入模数转换器AD574中。AD574是12位的逐次式模数转换器，转换速率为25us，AD574的引脚2接5V，接成12位转换形式，单极性输入。
[0027]如图3所示，电源模块包括与锂电池连接的滤波电路，以及与其并联连接的两个直流变压芯片LM2940和ASM1117，其中，直流变压芯片ASM1117上并联有电解电容C27和电解电容C26后接地，直流变压芯片ASMl 117正极输出端接数据控制系统;直流变压芯片LM2940上并联有电容Cll和电解电容C12、C10后接地，直流变压芯片里面LM2940输出端并接有电阻RlO和二极管DO后接地;直流变压芯片LM2940正极输出端接采样保持器、A/D转换器和模拟多路切换器。滤波电路包括与直流变压芯片ASMl 117并联的电解电容C26，以及与直流变压芯片LM2940并联的电容Cll和电解电容C11。
[0028]电源采用可充电的锂电池，采用LM2940，ASM1117直流变压芯片把7.8v变成+5v、+3.3v，其中传感器与主控芯片STM32F103R8T6采用+3.3v供电，放大器AD620、LCD602、采用+5v供电。多路模拟开关AD7506、采样/保持器LF398，模数转换器AD574均采用+5V及供电。
[0029]如图4所示，嵌入式控制器STM32F103R8T6将采集的四个点12路信号进行处理和分析。通过显示接口连接的显示器LCD1602，进行四个点漏磁信号实时显示。同时该系统还扩展了 I2C，SPI及无线等数据传输接口，可以与上位机实现数据的实时传输。
[0030]本实用新型便携式在线霍尔磁场连续测量仪不仅可以检测钢结构表面是否有缺陷，还能对钢结构内部应力集中区损伤进行检测和预测，并且可同时进行多点测量，提高了钢结构损伤检测的效率。该仪器还预留有数据传输接口，可以随时与上位机连接进行双向通信，对采集的漏磁信号进行储存、处理与分析。
[0031]最后应说明的是:以上实施例仅说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分特征进行等同替换:而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种便携式在线霍尔磁场连续测量仪，其特征在于:包括与待测钢结构相连的磁化模块，以及获取信号的数据采集系统，数据采集系统连接数据控制系统，所述数据控制系统分别连接显示模块、键盘、数据传输接口和电源模块； 所述数据采集系统包括三个互相正交的霍尔传感器，各霍尔传感器分别连接有模拟信号调理电路，各模拟信号调理电路连接至模拟多路切换器，模拟多路切换器依次连接采样保持器和A/D转换器，A/D转换器分别连接逻辑控制电路和嵌入式控制器，逻辑控制电路分别连接采样保持器和各模拟信号调理电路。2.根据权利要求1所述的便携式在线霍尔磁场连续测量仪，其特征在于:所述磁化模块与高压脉冲电源相连。3.根据权利要求1所述的便携式在线霍尔磁场连续测量仪，其特征在于:所述电源模块包括与锂电池连接的滤波电路，以及与滤波电路并联连接的两个直流变压芯片LM2940和八311117，其中，直流变压芯片1112940上并联有电解电容027和电解电容026后接地，直流变压芯片LM2940正极输出端接数据控制系统;直流变压芯片ASM1117上并联有电容Cll和可变电容C12、C10后接地，直流变压芯片ASM1117输出端并接有电阻RlO和二极管DO后接地;直流变压芯片ASMl 117正极输出端接采样保持器、A/D转换器和模拟多路切换器。4.根据权利要求3所述的便携式在线霍尔磁场连续测量仪，其特征在于:所述滤波电路包括与直流变压芯片ASMl 117并联的电解电容C26，以及与直流变压芯片LM2940并联的电容Cll和可变电容C11。5.根据权利要求1所述的便携式在线霍尔磁场连续测量仪，其特征在于:所述数据控制系统采用STM32F103R8T6嵌入式控制器。6.根据权利要求1所述的便携式在线霍尔磁场连续测量仪，其特征在于:所述数据传输接口预留有I2C、SPI及无线数据传输接口。7.根据权利要求1所述的便携式在线霍尔磁场连续测量仪，其特征在于:所述显示模块采用IXD1602显示器。
【文档编号】G01R33/07GK205643248SQ201620380627
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】陈登峰, 薛启启, 吴永江, 张金涛, 肖海燕
【申请人】西安建筑科技大学