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1、涡流检测论文试验检测论文虚拟仪器软件LabVIEW在差动式圆柱导体材料双参数涡流检测中的应用[摘要]文章设计了以虚拟仪器软件LabVIEW为工具的差动式圆柱导体材料双参数涡流检测装置的系统结构和程序流程。通过以NI计算机软件方法取代原先的硬件部件,来实现仪器的简单化、小型化、经济化的目的,并且提高了测量的速度,便于存储、分析、显示、反馈、易操作。 [关键词]涡流检测电导率磁导率圆柱体LabVIEW [中图分类号]TP212.1[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2009)11-0118-02 引言 因为多参
2、数涡流检测技术把现有的多种单机所实现的不同功能汇聚于一台仪器,既减少了多台仪器联合测量所带来的因多次装夹造成的测量误差,也节省了多台仪器所占有的空间以及测量成本,另外,多参数涡流检测技还提高了测量能力[1]。因此,我们有必要进行多参数涡流检测技术的研究。 用于无损地测量圆柱体导体电导和磁导的绝对式涡流传感器具有结构简单、测量精度高的特点,当综合参数X在一定的范围内,则测量的磁导和电导的相对误差不高于1%和2%。但是,绝对式涡流传感器要求两个连续变化量之间的最小差别不小于其测量精度的10倍,也就是说,只有在两个连续变化的量之间
3、的差别为相对误差的10%(对于r)和20%(对于)的时候,测量的精度才可以保证,所以,绝对的双参数的方法适合测量区别比较明显的参数,而不适合于测量变化非常小的参数。[2]。 为此,作者提出了利用交流电来同时测量圆柱导体的相对磁导率r和有效电导率б两种参数的差动式涡流检测方法。首先,通过涡流传感器(电路图如图1所示)提取三个信号E2c、,然后利用公式(1)(2)求出相对磁导率r和有效电导率б相对增量,进而根据公式()()推导出传感器的通用函数把圆柱导体的参数同传感器信号组元结合起来,得出它们之间的相互关系,并建立数学模型,推导
4、出相对误差公式,再推导出参数的绝对值。这样,就可以通过涡流传感器输出信号来得到圆柱导体的这两个参数值。 图1的绝对式双参数涡流传感器利用公式(1)(2)可以通过输出端的电压和相位信号计算出相对磁导率和有效电导率的值。这种圆柱体导体电导和磁导的绝对式涡流传感器具有结构简单、测量精度高的特点。 (1) 其中E2-涡流传感器的电动势 E0-在空载情况下涡流传感器的电动势 ……………………(1) 其中: ; ; a-传感器线圈的半径; aπ-被测圆柱导体的半径; –磁场频率; 0–真空磁导率,4π×10-7H/
5、m; φ2–通用函数m的相角; M-通用函数m的幅值; …………(2) 其中: 则可以推导出: …………………(3) …………………(4) 其中: ……………………………(5) ……………………………(6) -标准件的相对磁导率; -标准件的有效电导率。 但是,其输出端输出信号数据处理是一个非常大的数据计算处理过程。所以,必须建立以计算机为自动化数据处理的系统来处理复杂庞大的测量参数关系和基本特性。[2] 本文章尝试设计了虚拟仪器软件LabVIEW的图形编程G语言编程实现来实现图1中的信号发生器和频
6、率计的计算机仿真,然后通过美国国家仪器公司NI的数据卡6251实现测量数据的采集、运算和结果的输出。 1方案设计 1.1装置电路图设计 结果改制的差动式涡流装置电路图如下图2所示:该装置包括正弦信号发生器,频率表,电流表,电压表工作线圈,调零线圈和补偿线圈,相位表。 图中的信号发生器和频率计由计算机仿真,使用虚拟仪器软件LabVIEW的图形编程G语言编程实现,然后通过美国国家仪器公司NI的数据卡6251输出(如图3所示)(见图2)。 1.2程序流程的建立 程序流程设计中X、M复杂繁重的计算量对计(如图3所示)。
7、算机硬件产生了很大的负担,也影响了测量的速度。另外,为了计算的准确、方便、快速,我们建立起、与的关系表1(范围为0≤x≤6,间距为0.2)[2]。利用插值的方法通过确定X和M。 测量的精度与总参数x的工作范围有关,为此,应对X进行限制()[3]:所以当,则增加频率到,如果则减小频率到。然后确定M值。 1.3检测过程 在工作开始前,把被测工件的半径、标准件的相对磁导率、标准件的有效电导率、标准件的Xc输入labweiv程序初始界面,然后把被测件放入工作线圈中;利用表1用通过Xc和测量值判断M、的值,输入labweiv程序初
8、始界面,程序很快就把测量结果显示在面板上(见图4)。 2结语 实验证明,用虚拟仪器软件LabVIEW为工具建立的差动式圆柱导体材料双参数的涡流检测装置在保证原测量精度的前提下,提高了测量的速度,简化了测量装置和测量手段,是一种有发展前途的测量手段。 [参考文献] [1
