阻抗电压变换法无线涡流探头研究

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1、阻抗电压变换法无线涡流探头研究：研究的是一种无线涡流探头的设计。将探头线圈、激励源、信号调理电路集成于探头中，通过无线收发传输信号至仪器主机，可大大降低仪器的设计成本和体积，并提高涡流检测主机的探头兼容性，实现一套涡流仪接上各种不同探头就可对大多数工件探伤。解决传统涡流探伤仪在管材螺纹等环形工件检测的不便。检测电路采用阻抗电压变换法，检测涡流探头阻抗变化。使用该探头检测铁、铝两种材料缺陷，实验结果表明：经过调试之后发现，在提离效应和在对缺陷扫查过程中，本探头输出数据的变化很明显，并且这些变化可较容易将提离和缺陷区分出来，而且在对不同材料的工件进行检查时

2、变化趋势及大小也有不同，这将为我们以后分析不同材料及缺陷提供帮助。　　关键词：涡流探头，无线传输，信号处理　　：TG115.287：A：1671－7597（2011）0310113－02　　　　0引言　　涡流法是具有重要意义的一种无损检测方法，被广泛的应用于各种金属材料工件的检测中，涡流检测探头是检测设备的关键器件。　　本课题研究的是一种无线涡流探头的设计。将探头线圈、激励源、信号调理电路集成于探头中，通过无线收发传输信号至仪器主机，可大大降低仪器的设计成本和体积，并提高涡流检测主机的探头兼容性，实现一套涡流仪接上各种不同探头就可对大多数工件探伤。解决

3、传统涡流探伤仪在管材螺纹等环形工件检测的不便。检测电路采用阻抗电压变换法，检测涡流探头阻抗变化。　　使用该探头检测铁、铝两种材料缺陷，实验结果表明：经过调试之后发现，在提离效应和在对缺陷扫查过程中，本探头输出数据的变化很明显，并且这些变化可较容易将提离和缺陷区分出来，而且在对不同材料的工件进行检查时变化趋势及大小也有不同，这将为我们以后分析不同材料及缺陷提供帮助。　　1原理介绍　　涡流无线探头的研究是基于现有的涡流探伤仪进行的改进，在探头部分集成鉴相电路并通过A/D转换使检测信号参数化，通过无线和主机间进行数据传输，实现探头的“无线化”，方便涡流探伤操

4、作和简便涡流探伤仪主机的电路设计。目前大部分涡流检测仪采用的不是检测信号相位变化就是通过检测信号伏值变化来辨别缺陷的，本课题采用鉴相原理中的阻抗电压变换器法来设计，可实现同时测量并观察涡流探头电阻值和电抗值所对应的电压变化，其原理图如图1所示。由于激励信号位正弦信号，故图中电流电压均用相量表示，被测阻抗Zr=Rx+jXr。　　3测试结果　　本课题是涡流探头及其信号处理电路的研究，因此除探头灵敏度的测量外，电路的稳定性、灵敏度，输出值的变化量是我们测试的重点。实验采用是自行绕制的30匝线圈，输入正弦波频率为300KHz，Vp-p=1.0V，前置放大级放大

5、倍数为5倍，直流放大部分放大倍数约为50倍。　　以下图中一、二通道的幅值比例为100mv/DIV（格），时间轴比例为5us/DIV（格）。　　由以上数据可以看出，本设计在不同材料工件涡流探伤时所呈现的电阻和电抗的变化量出现了较大的不同，当金属导体为磁性材料时，传感器的等效电感值减小。因此当靠近传感器的被测物体为非磁性材料或硬磁性材料时，传感器线圈的等效电感减小；如被测导体为软磁性材料时，则由于静磁效应使传感器线圈的等效电感增大。根据以上的分析可以得出，本设计所得结果和理论是基本符合的。而且具有较明显的变化结果。　　4结论　　试验结果表明本探头输出数据的

6、变化很明显，并且这些变化可较容易将提离和缺陷区分出来，而且在对不同材料的工件进行检查时变化趋势及大小也有不同，这将为我们以后分析不同材料及缺陷提供帮助。