[发明专利]一种基于脉冲涡流的电导率仪

说明书

技术领域

本发明涉及金属电导率测量技术领域，特别是涉及一种基于脉冲涡流的电导率仪。

背景技术

导电性是金属材料的基本属性，电导率是金属材料的一项基本物理参数。它与金属的组成成分、工作状态、温度等密切相关。在无损检测领域，常可通过测量电导率判断金属工件的受力、疲劳或热处理状态。金属电导率测量方法主要有四电极法和电涡流法，其中，电涡流法具有灵敏度高、操作简便等优点。

多数的涡流电导率测量仪使用单频正弦激励，通过测量线圈阻抗幅值与(或)相角的变化，通过标定获得电导率值。但是，提离距离、探头倾斜、工件粗糙度、工件表面曲率对耦合具有很大影响，从而也影响了线圈的阻抗，造成测量误差。有些为了适应工件表面的曲率变化，要求探头做得很小以更好地与被测工件贴合，这给具有不规则表面的工件的电导率测量带来很极高的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于脉冲涡流的电导率仪，能够提高对不规则表面工件的电导率测量的准确性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于脉冲涡流的电导率仪，包括电涡流传感探头、方波脉冲发生器、功率放大器、信号放大器和处理器，所述方波脉冲发生器通过功率放大器与电涡流传感探头的输入端相连，所述电涡流传感探头的输出端通过信号放大器与处理器相连，所述处理器还与方波脉冲发生器相连；所述处理器将电涡流传感探头产生的传感信号与参考信号进行处理得到电导率值。

所述功率放大器的放大倍数为10。

所述处理器为ARM处理器，至少具有两路模拟信号输入端，且内部AD至少具有16位以上的分辨率。

所述电涡流传感探头包括激励线圈、磁传感器和外壳；所述激励线圈安装在外壳内部，并且使激励线圈的测量端面受到所述外壳保护；所述磁传感器置于所述激励线圈的中心，并靠近测量端面的一端；所述激励线圈通过导线与功率放大器的输出端相连，所述磁传感器的输出端通过导线与信号放大器的输入端相连。

所述激励线圈为空心线圈，由漆包线绕制，漆包线直径0.19mm。

所述激励线圈的高度大于外径，外径为16mm，内径为6mm，高度为20mm。

所述磁传感器为线性霍尔传感器，测量磁场方向为激励线圈轴线方向。

所述外壳采用非金属材料制成。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明通过处理器对测量信号与参考信号进行比较，利用两者的差分信号得到电导率，使得最终的测量结果不受工件表面粗糙度、表面曲率和不规则性的影响，同时也不受提离效应影响，提离变化0～2mm，测量误差1％以下，还不受工作厚度影响，当电涡流趋肤深度大于工作厚度时，测量结果仍然准确，误差在2％以下。另外，本发明的测试探头具有外壳可以有效对测量端面进行保护，从而确保测试的准确性。

附图说明

图1是本发明的结构方框图；

图2是本发明中电涡流传感探头的结构示意图；

图3是本发明中处理器的处理流程图；

图4是本发明实施例中参考曲线和测量曲线图；

图5是本发明实施例中差分信号和差分延拓信号图；

图6是本发明实施例中的差分延拓信号的幅频曲线图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种基于脉冲涡流的电导率仪，如图1所示，包括电涡流传感探头、方波脉冲发生器、功率放大器、信号放大器和处理器，所述方波脉冲发生器通过功率放大器与电涡流传感探头的输入端相连，所述电涡流传感探头的输出端通过信号放大器与处理器相连，所述处理器还与方波脉冲发生器相连；所述处理器将电涡流传感探头产生的传感信号与参考信号进行处理得到电导率值。

如图2所示，所述电涡流传感探头包括激励线圈、磁传感器和外壳；所述激励线圈安装在外壳内部，并且使激励线圈的测量端面受到所述外壳保护；所述磁传感器置于所述激励线圈的中心，并靠近测量端面的一端；所述激励线圈通过导线与功率放大器的输出端相连，所述磁传感器的输出端通过导线与信号放大器的输入端相连。值得一提的是，本实施方式中两根导线放置于电缆4内，通过电缆4与功率放大器和信号放大器连接，从而使得接线更为简单方便。