专利名称：磁力线黑色金属线材的探伤装置及专用电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种利用磁力线对黑色金属线材进行无损检测的检测装置及专用电源。
背景技术：
目前，涡流探伤、X射线探伤、磁粉探伤不能在常温下对黑色金属线材检测，因为线材应在360℃范围检测，德国、日本利用热电性能在钢材热轧过程进行检测，其检测对象仅限于棒材。因为在热轧时金属处于相变点，当温度为800℃左右时是顺磁，对金属检测的可靠性、稳定性都较为理想。如发明专利公报1994年6月22日公开的检测铁磁工件裂缝的磁检测装置，公开号CN1088308A，申请人为德国蒂德裂纹试验装置公司，其中工件由磁粉悬浮液喷淋，另一方面该工件可用几个不同方向的磁场被磁化。该磁化过程可通过彼此具有相移的磁轭完成，在使用两个处于一平面内磁化工件的磁轭的情况下，将该两磁轭设置成90℃或大体为90℃。
目前国内市场有一种黑色金属探伤仪，如《轴承》杂志1987年第1期公开了一种黑色金属电磁无损检测仪，它采用比较法即被测试样与标准试样进行物理比较，根据比较结果判别产品质量。从广义角度讲符合道理，但是实际使用效果太差。因为经过特殊处理接近理想的标准样品中应全部为铁磁相，并与被测试样品中铁磁相相同，且化学成份一样，要达到这两点极为困难。
发明内容
本实用新型的目的就是提供一种方法简单、使用方便、可靠性好的磁力线黑色金属线材的探伤装置及专用电源。
本实用新型目的是这样实现的一种磁力线黑色金属线材的探伤装置，它包括谐波发生器1，产生高频信号源，供磁力线圈2；磁力线圈2，与高频电源连接并产生磁力线，当被检测钢材穿过磁力线圈2时输出电压及相应的频率；阻抗选择器3，与磁力线圈2连接，与磁力线圈2匹配为最佳点时产生固有基频，即当磁力线圈输出电压为最高值时的频率为固有基频；放大器4，与磁力线圈2连接，将磁力线圈2输出的检测信号放大；跟随器5，与放大器4连接，改变阻抗器，达到匹配目的；显示器3，与跟随器5连接，显示磁力线圈检测信号的频率；固有基频的范围4KHZ至6KHZ阻抗选择器3为十进制六位标准电阻箱，显示器为数字万用表。磁力线黑色金属线材的探伤装置的专用电源，它包括交流整流电路、滤波电路、稳压电路、取样电路，除纹波电路、取样电路与输出电路并联；电位计W1、电阻R1、电容C2运算放大器IC串联组成除纹波电路，运算放大器IC的反相输入端与取样电路连接，运算放大器的输出端与调整管BG的基极连接，将输入部分纹波电压经电容C2藕合送入运算放大器反相输入端。
本实用新型采用磁力线对金属线材进行自比较检测，以好的钢材作为标准，待测钢材再与好的钢材进行比较。因为同一炉号钢材所用的材料、冶炼温度、冷却以及它的轧、拉、处理条件相同，因此它们的化学成份、金相组织、机械性能均相同，只是表面质量不同或因含氧、硫、碳化合物而产生裂纹或夹渣。因此，本实用新型方法简单、使用方便，可靠性较好，适用于对黑色金属线材进行探伤，而且产生的磁力线是一种高频弱信号，当金属离开磁场时，金属本身并不保留任何剩磁，不会对钢材产生磁化。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
图1是本实用新型的方框图。
图2是本实用新型的实施例方框图。
图3是本实用新型的局部电路原理图。
具体实施方式
原理如下当好的钢材穿过磁力线圈时，磁力线圈输出电压的最高值时的频率为固有基频A，将待测钢材穿过磁力线圈时，产生与磁力线圈输出电压相应的频率B，当频率B不超过固有基频A的1/3时，判定钢材合格，当频率B超过固有基频A的1/3时，判定钢材不合格。
当好的钢材穿过磁力线圈时，由于它属铁磁性能，导磁率高，对磁力线圈产生磁力线磁阻�。勾帕ο呷ψ杩乖龃螅涑龅缪股仙淦德式系�。若某一段出现有裂纹或夹渣钢材时，因裂纹使钢材产生缝穴、夹渣使钢材使含有氧、碳、硫化物，使磁力线圈中产生磁力线减少，磁阻变大，使磁力线圈阻抗变小。输出电压下降，其频率升高。经过上千次试验和实际现场检测，得出有效区别钢材标准结论。各种不同直径钢材在磁力线圈检测时，都会产生一个固有基频(是指好钢材)，即在调整磁力线圈阻抗选择器为最佳点时所产生的效率为该钢材的基频。当钢材直径愈粗时，其产生基频较低，反之基频就高，各种不同直径钢材在磁力线圈中检测时，我们设计在4KHZ到6KHZ范围内。
在正常检测钢材情况下，钢材与磁力线圈相对移动时，对国产钢材而言，其频率显示总在基频的±10％范围内变化，但德国钢材检测时，总是显示基频数据不变，原因是德国钢材材质纯净度比国产高。另外钢材在冷拔时会产生表面挂伤，当它经过磁力线圈时，其基频会上升，一般只要不超过基频1/3时，经过无数次试验证实本身钢材材质没有问题。由于本实用新型是采用高频信号号源，它对金属线材表面产生趋肤效应，同时它具备对金属有一定深透率。挂伤在线材表面形成凸凹形状，但它弧线形。裂纹在金属线材表面，从放大镜看出它形成锯齿形状线条。若有裂纹或夹渣钢材经过磁力线圈时，其频率数据显示，就变成比基频高1至3倍不等，当钢材材质愈差时，其频率愈高。
以上结论是频率测量法来鉴别钢材优劣，为何不具体规定一个标准数据？主要是因为不同炉号的钢材结构铁磁相化学成份均不相同，其材质性能不一样，所以它们在磁力线圈中产生基频不一样。只有在同一炉号，同一线径钢材各种性能结构铁磁相化学成份均为一样，才能为自己跟自己比来区分钢材优劣有效方法理论依据。
本实用新型提供的钢材5mm到16mm线材自动检测，并采用数字显示，自动报警停车设备组合成金属线材探伤仪，见总体方框图。
它由第一部分磁力线传感器谐波发生器1产生高频信号源供磁力线圈2。磁力线圈2经高频电源产生磁力线，并与被检测钢材配合产生一定频率。磁力线圈阻抗选择器3实为十进制六位标准电阻箱，使它与磁力线圈阻抗匹配时为最佳点，其钢材在磁力线圈中所产生频率为基频。放大器4将检测信号适当放大。跟随器5改变阻抗，达到匹配目的。第二部分是监视控制系统电光变换器6目的是将电信号中干扰消除，保持检测信号逼真度，同时有利于控制系统准确执行。高精度光电转换器7，还原检测时波形更为清晰的波形。放大器8、高频交直变换器9、平滑滤波器10、比较器11、执行与报警器12。第三部分显示器实为UT-55型位31/2数字万用表，使用它的功能频率档数字显示，专用电源14是消除纹波电源，等效9伏叠加电池。第四部分电源系统供整机工作电源15，整机采用集成电路6、7、8、11、12、14、15光电离合器6、7部分分立元件组装而成。
对需要检测钢材时首先将钢材穿过空芯磁力线圈2，同时调整磁力线圈阻抗选择器3。此时将数字万用表13拨到功能交流电压档，使数字表显示电压为最高值，这就说明钢材在磁力线圈中最佳匹配阻抗，同时表明钢材对磁力线圈产生磁力线阻力小，确定该钢材是铁磁相性能为标准来自己跟自己比较，然后将数字万用表13拨到功能频率档时，它所显示数据为该钢材基频，其数据为最小。钢材与磁力线圈相对移动时，在正常检测情况只有很小变化，并保持在一定基频范围内，此时监视控制系统6、7、8、9、10、11均为较低电压并与标准电压相等(人为调整定值)。所以比较器11总是输出为负电压，整个控制系统处于静态。
若某段钢材有裂纹或夹渣时，在磁力线圈中钢材造成对磁力线阻力增大。使磁力线圈阻抗下降，输出电压下降，其显示频率变升高(是基频1-3倍)。此时监示控制系统6、7、8、9、10、11工作检测信号频率愈高时，它所输出电压愈高。比较器11接收检测信号的电压比基准电压要高，所以它输出为正直流电压，驱动执行报警器12并启动继电器，达到检测目的。
由于本实用新型处于长期连续工作，从试验中发现有不稳定因素，该数字万用表在动态时工作电流为4.29毫安，是由9伏叠加电池供电，因电池处于长期放电，造成电池极化，使电池电下降，电压不稳定，影响了金属线材探伤仪的稳定性和测量精度。本实用新型采用交流电转换为直流电经整流稳压所供给数字万用表使用，此电源并非真正直流，而是一种脉动电流，尽管已经滤波稳压装置，但仍不能将正弦波完全消除。只有经过专门消除纹波装置才能等效叠加电池直流性能。
有关消除纹波电源采用串联调整管BG和集成运算放大器IC组成专用电源，它包括采用串联调整管BG和集成运算放大器IC组成专用电源，它包括交流整流电路D1-4、滤波电路C1、稳压电路CW，取样电路R2R3W2R4R5CW2，除纹波电路W1R1C2及IC所组成。是将输入部分纹波电压经电容C2藕合送入运算放大器IC反相输入端，经倒相送入调整管基极，这时输出电压中纹波是非常�。涸氐髡涑龅缥患芖2使电压为8.9伏为准。然后将示波器挂在负载两端，调整消除纹波电位计W1，此时视波器中纹波为零标准，即等效9伏叠加电池性能。它对金属线材探仪的稳定精度都起到保证作用。
当然，本实用新型也存在不足之处，一是线材两端与磁力线圈直径相等长度为检测盲区，二是不能检测磁化钢材，三是不能在强磁场内对金属线材进行检测。
权利要求1.一种磁力线黑色金属线材的探伤装置，其特征在于它包括谐波发生器(1)，产生高频信号源，供磁力线圈(2)；磁力线圈(2)，与高频电源连接并产生磁力线，当被检测钢材穿过磁力线圈(2)时输出电压及相应的频率；阻抗选择器(3)，与磁力线圈(2)连接，与磁力线圈(2)匹配为最佳点时产生固有基频，即当磁力线圈输出电压为最高值时的频率为固有基频；放大器(4)，与磁力线圈(2)连接，将磁力线圈(2)输出的检测信号放大；跟随器(5)，与放大器(4)连接，改变阻抗器，达到匹配目的；显示器(3)，与跟随器(5)连接，显示磁力线圈检测信号的频率。
2.根据权利要求1所述的磁力线黑色金属线材的探伤装置，其特征在于固有基频的范围4KHZ至6KHZ。
3.根据权利要求1所述的磁力线黑色金属线材的探伤装置，其特征在于阻抗选择器(3)为十进制六位标准电阻箱。
4.根据权利要求1所述的磁力线黑色金属线材的探伤装置，其特征在于显示器为数字万用表。
5.一种权利要求1所述的磁力线黑色金属线材的探伤装置的专用电源，其特征在于它包括交流整流电路、滤波电路、稳压电路、取样电路，除纹波电路、取样电路与输出电路并联；电位计W1、电阻R1、电容C2运算放大器IC串联组成除纹波电路，运算放大器IC的反相输入端与取样电路连接，运算放大器的输出端与调整管BG的基极连接，将输入部分纹波电压经电容C2藕合送入运算放大器反相输入端。
专利摘要一种磁力线黑色金属线材的探伤装置及专用电源，它包括谐波发生器1、磁力线圈2，当被检测钢材穿过磁力线圈时输出电压及相应的频率；阻抗选择器3，与磁力线圈2匹配为最佳点时产生固有基频；放大器4，将检测信号放大；跟随器5改变阻抗器，达到匹配目的；显示器3显示磁力线圈检测信号的频率；其专用电源包括交流整流电路、滤波电路、稳压电路、取样电路及除纹波电路。本实用新型采用磁力线对金属线材进行自比较检测，以好的钢材作为标准，待测钢材再与好的钢材进行比较。因此本实用新型方法简单、使用方便、可靠性较好。
文档编号G01N27/82GK2565019SQ02278958
公开日2003年8月6日 申请日期2002年8月28日 优先权日2002年8月28日
发明者刘新扬, 胡家春 申请人:刘新扬, 胡家春
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