专利名称：涡流探测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子检测仪器，特别是一种涡流探测仪。
现有的涡流探伤仪，测厚仪及涡流分析仪均是通过仪器在金属中激发的涡流及其分布状况，得出检测信号来测量金属的伤损或涂复层厚度或者电导率。如国内厦门生产的ET－201，北京生产的SGT－500，美国生产的NORTEC19等型号。这些已有的国内、外涡流检测仪由于大都采用单频或双频确定被测量，且被测量示值要受激励电流、交直流电源电压稳定度，温度等影响，因而测量精度与分辨率不高；同时由于已有涡流检测仪的探头是单个的，因此对某些应用如大口经管的检测和对大面积板的伤损检测时间长，如果扫描不慎，很可能造成漏测；此外由于现有的涡流检测仪一般采用图4所示的阻抗图形处理模式，测量时先用标准件进行定标，然后再对被测件进行测量。因而定标之后的电压、温度、湿度、地磁等环境变化将造成测试值的不稳定，影响精度。
本实用新型的目的在于克服上述已有检测仪测试精度不高，测试结果不稳定的缺陷，提供一种测试稳定，分辨率高且能测试加工公差的涡流探测仪。
实现本实用新型的技术方案要点有三一是一套新测试电路，二是多频切换测试与微机数据处理，三是对大工件采用多个空心差分线圈连接构成的组合式探头。
该测试电路主要由多种频率振荡器、切换电路，激励线圈、标准件测试通道与被测件测试通道构成。每个通道均设有多级差分电路，即标准件与被测件分别与各自的激励线圈和差分探测线圈(探头)感应连接，获取各件的涡流信息，通过各自通道的前置放大器后连接到各自通道的高增益放大链，两通道的高增益差分放大链均分为两路输出，一路连接到幅度判别电路，一路连接到相位判断电路，判定后的相位，幅度信号端又分别与其后的差分电路相连接，进行差分比较，得出差值，该差值通过A／D转化后进入微机或CPU处理显示成被测件的指定测试值。
本实用新型由于使用被测件与标准件两个通道在同一时间，同一环境，且使用相同的电源进行测试，因而可使环境、电源等因素产生的影响在差分电路中相互抵消，以获得稳定、精确的相位差值和幅度差值；同时由于采用多频切换测试，微机处理与数值判断，故可极大地提高仪器分辨率；此外由于稳定度的提高和采用了空心差分线圈探头，因而使涡流探测仪可以测出探头至金属表面的距离，在一定范围内其精确度可达五微米，再采用多个单探头构成的组合探头，能提高对工件的检测速度。
采用本实用新型不仅可以测试被测件的伤损状况，金属层厚度，金属体导电率，涂复层厚度等，还可用于测定精密加工公差。实测表明，使用该仪器用来测精密加工公差可测到±5μm；管材的圆孔伤损可测出φ0.1当量，且售价只有国外同类产品的百分之十几。
以下参照附图详细说明本实用新型的结构原理
图1是本实用新型的原理方框图图2是本实用新型的部分线路图图3是本实用新型的组合探头结构图图4是现有常用技术原理方框图参照图1，仪器中没有四至八个振荡器f1、f2、…f8，每个振荡器由切换电路时分地接通到功放电路，且恒流输入到对标准件与被测件的两个激励线圈Ⅰ和Ⅱ。切换电路由微机或CPU控制工作。测试时，两激励线圈Ⅰ和Ⅱ中的交变电磁场同时在标准件与被测件中形成涡流，差分探测线圈根据形成的涡流分布获得探测电压信号，这一组两个电信号分别经各自通道的前置放大后再进入各自的高增益放大链进行放大，放大的两个电信号同时做相位判别与幅度判别。一组两个相位判定值在相位差分电路中得出相位差值，而后通过A／D转换进行数化，同样一组两个幅度判定值在幅度差分电路中得出幅度差值而后通过A／D转换进行数化。数化后的幅度差和相位差同时送入微机或CPU，根据数码管或液晶片上得出被测件的物理量精确值或在显示屏上显示文字叙述结果。
采用该仪器测量加工公差的原理为探头中激励线圈中的交变电磁场在加工工件及标准件(都是金属)上的局部区域产生涡流，涡流的大小及相位与探头至金属的距离有关。该涡流反过来在检测差分线圈中形成探测信号(它也具有幅度和相位)。如两探头一样(平衡)，加工工件至探头的距离等于标准件至另一探头的距离，则两通道获取信号一样，两通道在差分电路后得出的差值为零，则相应为零公差，若工件至一探头的距离近或远了，两通道的差值为正或负，则相应为正负公差。
图1中的两个差分探测线圈，可根据被测对象的不同设置成单个的或者组合的。该组合点探头的形状结构如图3所示，其中图3a是由n1～n7七个空芯的差分线圈依次排列连接而成的单圆环式形状，图3b是由n1～n7七个空芯差分线圈连接而成的平面式形状。组合点探头的构成不限于七个，还可以是多个。组成被测件与标准件的两个组合探头一般设在仪器外部，但在有些情况下，标准件与探头可放在仪器内部。
参照图2，集成块A1，A2，A3，A4与其外围件R1～R15，C1～C8，D1，D2和w1，w2构成方框图中的高增益差分放大链。集成块A5，A6与其外围件R16～R19，C9，C10，D3，D4构成方框图中的幅度判别电路。集成块A8与外围件C11，C12和变阻器w3构成方框图中的相位判别电路。集成块A7与其外围件R21～R23，C14和W4构成方框图中的相移电路。经前置放大的探测信号从A1的3端输入，由A1的6端输出，通过C3与R5连接到A2的2端，A2的输出6端通过C4与R8，R11连接到A3的3端，A3的输出6端通过C7，C8连接到A4的3端，A4的输出分为两路，一路通过C9，R26连接到幅度判别电路A5的2端，一路通过C11连接到相位判别电路A8的1端，相移电路的输出通过C13连接到A8的2端。幅度判别电路A6的输出6端与相位判别电路的A8的输出10端分别连接到各自后边的差分电路。该差分电路及方框图中所标的A／D转换电路，功放，恒流电路，切换电路，多个振荡器等均采用常规电路。前置放大器采用晶体管9014共射放大电路，集成块A1采用OP07型号，A2、A3、A4采用CA3140型号，A5、A6采用μA741型号，A8采用LZX－1或HF505型号，A7采用μA741型号。
权利要求1.一种涡流探测仪，包括有探头、测试电路和显示装置，其特征在于a.该测试电路主要由多种频率振荡器、切换电路，激励线圈、标准件测试通道与被测件测试通道构成，每个通道均设有多级差分电路，即标准件与被测件分别与各自的激励线圈和差分探测线圈(探头)感应连接，获取各件的涡流信息，通过各自通道的前置放大器后连接到各自通道的高增益放大链，两通道的高增益差分放大链均分为两路输出，一路连接到幅度判别电路，一路连接到相位判断电路，判定后的相位，幅度信号端又分别与其后的差分电路相连接，进行差分比较，得出差值，该差值通过A/D转化后进入微机或CPU处理显示成被测件的指定测试值；b.探头采用多个空心差分线圈连接构成组合探头。
2.根据权利要求1所述的探测仪，其特征在于组合探头的形状为半圆环式或平面式。
专利摘要本实用新型涉及一种涡流探测仪。该仪器主要解决现有涡流探测仪分辨率不高、精度低和不能检测精密加工公差、对大被测件测试速度慢等问题。其测试电路的标准件和被测件分别与各自通道的激励线圈和差分探测线圈感应连接，通过各自差分放大后，连接相位、幅度判别电路，差分后得出的差值经过A/D转换，由微机或CPU处理显示出指定测试值或文字结果。根据大工件的需要该仪器还可采用多个空心差分线圈连接构成组合探头。可用于对被测件的伤痕、厚度、导电率、涂覆层厚度和精密加工公差的测定。
文档编号G01B7/02GK2194002SQ94202248
公开日1995年4月5日 申请日期1994年1月26日 优先权日1994年1月26日
发明者郑兆翁, 郑延晖, 郑延军 申请人:郑兆翁
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