专利名称：基于巴克豪森原理的应力检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于巴克豪森原理的应力检测装置，适用于检测钢轨的应力和预测钢轨的疲劳状态，保证钢轨干线安全通行。
背景技术：
铁磁性材料具有良好的弹性、塑性，并且具有坚硬、耐腐、实用、取之方便、价格便宜等特点，是目前乃至今后工业领域中普通材料无法替代的工业材料。在工程技术领域，如建筑物、桥梁、钢轨和管道等在使用过程中的损耗和寿命等工程技术指标不仅仅关系到产品的质量、寿命、价格，有些还关系到人的生命安全，因此包括钢轨在内的铁磁性材料的残余应力和疲劳的检测和预报成为工程技术界系带解决的关键问题之一。残余应力作为铁磁性材料的重要指标，也成为对铁磁性材料好坏进行评估的标准，如今常用的评估铁磁性材料的残余应力的常用NDT方法有X射线法、电阻应变片法、超声检测法、金属磁记忆法和巴·克豪森噪声法等。在传统的铁磁性材料应力无损检测的方法中，大多数方法要么比较复杂需要耦合齐U，要么只能检测比较表面的应力或裂纹，并不能很有效的检测铁磁性材料的应力，而巴克豪森噪声检测技术，是利用铁磁材料在磁化的过程中发生磁畴翻转这一微观理论而测量的，通过铁磁材料表面放置的检测线圈就可以拾取此信号。发现此信号与应力存在单调的对应关系，通过标定巴克豪森噪声信号与应力的曲线，就可以测量铁磁材料的应力。此方法快捷，方便，成熟，更关键的是适合检测铁磁材料。而在应力测量过程中，温度对应力的影响不容忽视。
实用新型内容本实用新型针对现有技术不足，提供一种可同时考虑温度影响，更加精确检测铁磁材料应力的检测装置。本实用新型通过以下技术方案实现—种基于巴克豪森原理的应力检测装置，包括铁磁材料、信号输入�？�、磁化器、传感器�？椤⑿藕糯聿杉？�、系统处理显示�？橐约暗缭吹缏罚黄渲校藕攀淙肽？橛糜谙虼呕魇淙胄藕牛淮呕饔糜诮邮苄藕攀淙肽？榇涞男藕藕蠖蕴挪牧辖写呕⒉判藕�;传感器�？榻判藕抛晃缪剐藕牛缪剐藕啪藕糯聿杉？楹蠼胂低炒硐允灸？椋幌低炒硐允灸？橛糜诙允凳辈杉氖萁屑扑愦聿⑾允荆坏缭吹缏酚糜谑迪植煌ぷ髂？榈墓┑绲缪挂螅换拱ㄎ露燃觳饽？椋糜诓饬扛止毂砻婧凸煅Φ奈露龋⒔砗笪露仁荽渲料低炒砟？�。[0014]所述基于巴克豪森原理的应力检测装置，信号处理采集�？榘ㄐ藕诺骼淼缏泛透咚偈莶杉ǎ凰鱿低炒硐允灸？槲衔换�。所述基于巴克豪森原理的应力检测装置，温度检测�？榘ê焱馕露却衅饕约安杉露刃藕诺牡退偈莶杉āＫ龌诎涂撕郎淼挠α觳庾爸茫拱肱碳觳饽？椋糜谧既范ㄎ幻恳桓鲇αχ翟诟止焐系奈恢茫寐肱碳觳饽？榘肱瘫湎嗟缏泛偷テ剖缏贰Ｋ龌诎涂撕郎淼挠α觳庾爸茫龃呕靼ù呕呷吞跆宕砰睢Ｋ龌诎涂撕郎淼挠α觳庾爸茫龃衅髂？榘觳庀呷�。所述基于巴克豪森原理的应力检测装置，所述输入�？槲だ缏罚ㄐ藕欧� 生电路和功率放大电路。本实用新型的有益效果在于 I、由于温度对巴克豪森噪声信号的影响不能忽略，在采集巴克豪森噪声信号的同时采集温度信号，并将结果数据保存，以分析不同温度下巴克豪森噪声信号的特点。2、本装置可以实现非接触式连续检测，实时采集、处理、保存和显示巴克豪森噪声信号、温度值和位移值，能够比较准确的检测钢轨一定位置的应力。
图I为本实用新型基于巴克豪森原理的应力检测装置的结构示意图；图2为铁磁材料试样应力加载模型示意图。图中I，磁化线圈；2，铁氧体磁轭；3，铁磁材料；4，检测线圈。
具体实施方式
本实用新型的基于巴克豪森原理的应力检测装置包括巴克豪森噪声信号处理采集�？�、温度检测�？楹吐肱碳觳饽？椋渥槌芍饕ù呕鳌⒓觳庀呷�、激励电路、信号调理电路、码盘检测模块、电源电路、数据采集卡、红外温度传感器、上位机和铁磁材料3。磁化器I包括磁化线圈I和铁氧体磁轭2 ;激励电路包括信号发生电路和功率放大电路；码盘检测�？榘肱瘫湎嗟缏泛偷テ剖缏罚皇莶杉òú杉涂撕郎肷藕诺母咚偈莶杉ê筒杉露刃藕诺牡退偈莶杉ǎ缓焱馕露却衅鞣直鸩饬克斓谋砻婧凸煅Φ奈露�。各部分工作原理如下，由信号发生电路产生频率为10Hz，峰峰值这2V的正弦波，经过功率放大电路进行放大，再将放大后电压峰-峰值为30V，频率为IOHZ的激励信号送给磁化线圈1，对待测铁磁材料3进行磁化。检测线圈4作为设备的传感器来使用，将感应到的磁信号转换为电压信号。信号调理电路实现对巴克豪森噪声信号的硬件滤波和放大，最后用高速数据采集卡采集巴克豪森噪声信号；同时红外温度传感器将采集到的温度数据经过低速数据采集卡，传送至上位机进行处理；码盘检测�？榭梢宰既范ㄎ幻恳桓鲇αχ翟谔挪牧仙系奈恢�。单片机通过计数旋转编码器所产生的脉冲，并通过串口通信将数据发送至上位机，经过一定的计算实现对位移的测量。[0029]电源电路可以由供电电压均是+24V的两个20Ah的蓄电池和一个40Ah的蓄电池组成，实现不同工作�？榈墓┑绲缪挂螅缏肱碳觳饽？樾枰�+5V供电，信号调理电路需要±15V供电，激励电路需要±5V和±24V供电，红外温度传感器需要+24V供电，上位机需要±5V、±12V和+3. 3V供电。红外温度传感器进行温度测量，四个红外温度传感器分别测量铁磁材料的表面和腰处的温度，实现边移动边非接触地测量铁磁材料的温度。整个系统实现对巴克豪森信号、温度信号和码盘信号的实时采集、处理和显示。
权利要求1.一种基于巴克豪森原理的应力检测装置，其特征在于包括铁磁材料、信号输入�？�、磁化器、传感器�？�、信号处理采集模块、系统处理显示�？橐约暗缭吹缏罚黄渲校� 信号输入�？橛糜谙虼呕魇淙胄藕牛� 磁化器用于接受信号输入�？榇涞男藕藕蠖蕴挪牧辖写呕⒉判藕牛� 传感器�？榻判藕抛晃缪剐藕牛缪剐藕啪藕糯聿杉？楹蠼胂低炒硐允灸？椋� 系统处理显示�？橛糜诙允凳辈杉氖萁屑扑愦聿⑾允荆� 电源电路用于实现不同工作�？榈墓┑绲缪挂螅� 还包括温度检测�？椋糜诓饬刻挪牧系奈露龋⒔砗笪露仁荽渲料低炒砟？�。
2.如权利要求I所述基于巴克豪森原理的应力检测装置，其特征在于信号处理采集�？榘ㄐ藕诺骼淼缏泛透咚偈莶杉ǎ凰鱿低炒硐允灸？槲衔换�
3.如权利要求I或2所述基于巴克豪森原理的应力检测装置，其特征在于温度检测�？榘ê焱馕露却衅饕约安杉露刃藕诺牡退偈莶杉�。
4.如权利要求3所述基于巴克豪森原理的应力检测装置，其特征在于还包括码盘检测模块，用于准确定位每一个应力值在铁磁材料上的位置，该码盘检测�？榘肱瘫湎嗟缏泛偷テ剖缏�。
5.如权利要求4所述基于巴克豪森原理的应力检测装置，其特征在于所述磁化器包括磁化线圈和铁氧体磁轭。
6.如权利要求5所述基于巴克豪森原理的应力检测装置，其特征在于所述传感器模块包括检测线圈。
7.如权利要求6所述基于巴克豪森原理的应力检测装置，其特征在于所述输入�？槲だ缏罚ㄐ藕欧⑸缏泛凸β史糯蟮缏�。
专利摘要本实用新型公开了一种基于巴克豪森原理的应力检测装置包括巴克豪森噪声信号处理采集�？�、温度检测�？楹吐肱碳觳饽？椋渥槌芍饕ù呕鳌⒓觳庀呷�、激励电路、信号调理电路、码盘检测�？�、电源电路、数据采集卡、红外温度传感器、上位机和铁磁材料由于温度对巴克豪森噪声信号的影响不能忽略，在采集巴克豪森噪声信号的同时采集温度信号，并将结果数据保存，以分析不同温度下巴克豪森噪声信号的特点。本装置可以实现非接触式连续检测，实时采集、处理、保存和显示巴克豪森噪声信号、温度值和位移值，能够比较准确的检测钢轨一定位置的应力。
文档编号G01J5/00GK202794106SQ201220145120
公开日2013年3月13日 申请日期2012年4月6日 优先权日2012年4月6日
发明者王平, 田贵云, 姚恩涛, 王海涛, 丁松, 姬小丽 申请人:南京航空航天大学
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