涡流探伤单片机设计.docx

沈阳理工大学单片机结课设计 PAGE \* MERGEFORMAT 4 1涡流智能金属探伤仪设计的目的和意义 1.1涡流智能金属探伤仪设计的目的 涡流检测就是运用电磁感应原理，将正弦波电流激励探头线圈，当探头接近金属表面时，线圈周围的交变磁场在金属表面产生感应电流。对于平板金属，感应电流的流向是以线圈同心的圆形，形似旋涡，称为涡流。同时涡流也产生相同频率的磁场，其方向与线圈磁场方向相反。涡流通道的损耗电阻，以及涡流产生的反磁通，又反射到探头线圈，改变了线圈的电流大小及相位，即改变了线圈的阻抗。因此，探头在金属表面移动，遇到缺陷或材质、尺寸等变化时，使得涡流磁场对线圈的反作用不同，引起线圈阻抗变化，通过涡流检测仪器测量出这种变化量就能鉴别金属表面有无缺陷或其它物理性质变化。影响涡流场的因素有很多，诸如探头线圈与被测材料的耦合程度，材料的形状和尺寸、电导率、导磁率、以及缺陷等等。因此，利用涡流原理可以解决金属材料探伤、测厚、分选等问题。 涡流探伤仪应用领域十分广泛，例如：轴承外圈、轴承内圈、齿轮坯、环型金属零件、汽车零部件的无损探伤；铜管、钢管、不锈钢管、焊接管、铝塑管、钢丝、双层管、铜包铝、铜包钢、铝丝金属棒材等生产线在线及离线上的无损探伤；石油套管、抽油杆、空心轴等无损探伤；冷凝器管、空调器管、汽车油管等检测；适合于各种金属管棒线材的无损探伤。 涡流智能金属探伤仪就是利用涡流检测仪器测量出这种变化量就能鉴别金属表面有无缺陷或其它物理性质变化。影响涡流场的因素有很多，诸如探头线圈与被测材料的耦合程度，材料的形状和尺寸、电导率、导磁率、以及缺陷等等。因此，利用涡流原理可以解决金属材料探伤、测厚、分选等问题。当然，涡流智能金属探测仪要实现其智能化就需要采用单片机和数模转换器，LED数码管等等。 1.2国内外进展情况 近年来，随着微电子学和计算机技术的发展及各种新的信号处理技术的采用，涡流检测技术特别是检测设备出现长足的发展。 下面面就近年来国内外涡流检测设备的发展状况作一综合介绍。电磁检测设备发展历史，国内涡流检测技术的应用于研究可以追溯到20世纪60年代初。从检测设备的发展历程来看，可以分为五代产品。第一代产品是以分立元件为基础，采用简单谐振方式的一维显示模拟仪器，只有一种检测频率。具有代表性的仪器由厦门第二电子仪器厂推出的75系类咯流探伤仪、电导仪、测厚仪等，F2系列的涡流管材探伤仪、分选仪等，以及上海第四电表厂生产的YY-11涡流探伤仪、有色冶金的YY-17管材涡流探伤仪等产品。第二代产品是以阻抗平面分析法为基础，部分采用集成电路技术的二维显示模拟检测仪器，检测时可以选用不同的激励频率以适合不同检测材料的要求。具有代表性的仪器有80年代北京三环公司及中国有色金属工业总公司NDT中心生产的仪器及厦门二电研制的TM-128涡流探伤仪等。第三代产品是检测时对探头同时施加多个不同的检测频率的多频涡流仪，利用不同频率下被检金属材料反射阻抗不同的原理，并通过混频处理抑制干扰信号，达到去伪存真的目的，提高了J材料特性或缺陷的检测能力。代表产品有爱德森公司生产的ED-255多频涡流仪等。第四代产品是以计算机技术为基础的智能化、数字化产品，其特点是能够大大简化操作，提高检测效率和数字处理能力，并具有频谱分析、涡流成像等功能。产品以智能化为突出特点，减少检测中对操作人员的专业知识要求，提高了检测效率。代表产品有90年代初、中期爱德森公司生研制的EEC-35、EEC-39Rn智能全是字多频（远场）涡流仪等。第五代产品是DSP、FPGA技术、阵列技术、多通道技术、小波变换、人工神经网络、网络技术及其他无损检测技术相互融合为一体的多功能仪器，给产品的出现是电磁检测技术的一大飞跃，这也是近十年来电磁检测仪器的主要发展趋势。代表产品有EEC-2005/2006（爱德森公司）等。 性能先进可靠的仪器设备是进行有效无损检测的前提。因而，随着电磁（涡流）检测设备的发展大大扩展了涡流无损检测和评估的应用范围。近年来，国内外电磁（涡流）检测技术在开发应用方面取得了突破新进展。检测技术方面，有较为单一的涡流电磁检测方法发展为同时应用涡流和其他无损探伤技术信息的综合无损检测技术；硬件方面，超大规模集成电路的应用大大缩小了一起的体积和功耗；软件方面，计算机性能的大幅度提升促进了检测仪器智能化水平的提高，从而降低了对仪器使用者操作技术的要求。国外著名的电磁设备生产厂家如，英国Hocking公司、德国Forest公司、美国zetec公司、加拿大RD公司等和国内爱德森公司等都在新型多功能电磁检测设备的研发上投入了相当的资金人力。基于电磁（涡流）检测设备的独特优势及综合无损探伤检测技术的应用，电磁（涡流）检测在国内外的应用已十分广泛，几乎涉及到所有工业部门，每年完成检测工