基于电涡流探伤传感器技术 课程设计

成绩评定：

传感器技术

课程设计

题目基于电涡流探伤

院系电子工程学院

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摘要

所谓涡流探伤是基于电磁感应原理，当把通有交变电流的线圈（激磁线圈）靠近导电物体时，线圈产生的交变磁场会在导电体中感应出涡电流。涡电流本身也要产生交变磁场，通过检测其交变磁场的变化，可以达到对导体检测的目的。本设计利用涡流原理进行金属零部件质量的检测。如果检测电路设计成LC振荡电路形式，当检测线圈L对工件进行检测时，质量合格与不合格工件将使线圈的阻抗也将改变，也即电路中的振荡频率发生变化。

关键词：涡流探伤，电磁感应

目录

一、设计目的--------------------------

二、设计任务与要求----------------------

2.1设计任务--------------------------

2.2设计要求--------------------------

三、设计步骤及原理分析 ------------------

3.1设计方法-------------------------- 3.2设计步骤--------------------------

3.3设计原理分析-----------------------

四、课程设计小结与体会 ------------------

五、参考文献---------------------------

一、设计目的

利用涡流原理进行金属零部件质量的检测。

二、设计任务与要求

涡流探伤是涡流检测技术的最主要的应用，它可应用于导电材料表面及近表面缺陷的检测。由于涡流检测是基于电磁感应现象，不仅被检测材料或制件的电、磁性能发生变化会引起检测线圈的响应，而且被检测对象的形状、尺寸的变化也会引起感应磁场和涡流分布的改变，正确、可靠地将缺陷信号从多种干扰因素所产生的“噪声”信号中分离、提取出来时涡流检测的根本目的。对于组成机械的各种金属零部件，它们的质量决定整机的性能，为此需要设计检测装置来完成这项任务。本设计利用涡流原理进行金属零部件质量的检测。如果检测电路设计成LC振荡电路形式，当检测线圈L对工件进行检测时，质量合格与不合格工件将使线圈的阻抗也将改变，也即电路中的振荡频率发生变化。此时如果测量LC振荡电路中的频率并找出频率与金属工件质量之间的关系，即可获金属零部件质量的情况。被测体表面平整度对传感器的影响：不规则的被测体表面，会给实际的测量带来附加误差，因此对被测体表面应该平整光滑，不应存在凸起、洞眼、刻痕、凹槽等缺陷。一般要求，对于振动测量的被测表面粗糙度要求在0.4um～0.8um之间;对于位移测量被测表面粗糙度要求在0.4um～1.6um之间。

三、设计步骤及原理分析

① 首先我们对电涡流进行一下了解。电感线圈产生的磁力线经过金属导体时，金属导体就会产生感应电流，且呈闭合回路，类似于水涡流形状，故称之为电涡流也叫做电涡流效应，其实是电磁感应原理的延伸。

② 设计一个简易涡流探伤装置，能够实现简单的部件识别。可分为三个部分进行设计和实验。第一部分是LC 振荡电路，此部分运用电感、电容等元器件组成电容三点式振荡电路，以达到产生正弦波的目的；第二部分是整流滤波电路，此部分由555电路以及其它部件组成；第三部分是显示电路，此部分用单片机作为主控部件，用数码管进行显示。

其总体框图为

1．设计LC 振荡电路

LC 振荡器有基本放大器、选频网络和正反馈网络三个部分组成。为了维持震荡，放大器的环路增益应该等于1，而电容三点式振荡器的谐振频率为

LC 振荡电路 滤波电路

频率显示电路

单片机控制电路 显示电路

2

121021C C C C L

f +⋅=

π

在实验中可通过测量周期T 来测定谐振频率，即

T

f 10=

图中的振荡频率为

kHz Hz nF

nF nF nF mH C C C C L

f 568.56269104010401021

212

1210≈≈+⋅⋅

=

+⋅=

ππ

实际测试中显示的周期为 s kHz

f T μ18561

10≈==

2．整流滤波电路

此部分电路采用LM555CM 芯片可以简单的将正选信号滤波成方波信号。

3．频率显示电路

此部分电路应用单片机设计，主要功能是显示零部件的频率。

总体流程图为

否

是

开始

脉冲采集并开始定时

为各位变量赋值并存放到temp 变量中

判断比较temp 是否

在55kHz~65kHz 之间

报警且不显示频率

不报警仅显示频率 返回 返回

单片机 数码管（显示频率）

四、课程设计小结与体会

本课程设计基本实现了简易涡流探伤装置的设计，用电路仿真零部件引起的涡流变化，对具体的变化频率进行显示，并判断零部件是否满足条件，达到了设计要求。通过本次课程设计，我对通信电子电路、模拟电子线路以及单片机有了更深入的理解。

参考文献

[1] 谢沅清，通信电子电路，[M]北京：电子工业出版社，2007年

[2] 华成英、童诗白，模拟电子技术基础，[M]北京：高等教育出版社，2006年

[3] 李万臣，谢红编著．模拟电子技术基础实验与课程设计．哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2001年

[4] 张咏梅，陈凌霄编著．电子测量与电子电路实验．北京：北京邮电大学出版社，2000年

[5] 张毅刚等编著．MCS-51单片机应用设计．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003年