關(guān)于金屬磁記憶畢業(yè)論文

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p>　　( 2013屆 ) </p><p>　　題 目：基于磁阻傳感器的金屬構(gòu)件裂縫檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué) 院： 機(jī)電與信息工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 電子信息工程

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名： xxx 學(xué)號(hào)： 20906022010 </p><p>　　指導(dǎo)教師： x x 職稱（學(xué)位）： x x </p><p>　　合作導(dǎo)師： 職稱（學(xué)位）： </p>

3、;<p>　　完成時(shí)間： 年 月 日 </p><p>　　成 績(jī)： </p><p><b>　　學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明</b></p><p>　　茲呈交的學(xué)位論文，是本人在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成

4、果。本人在論文寫作中參考的其他個(gè)人或集體的研究成果，均在文中以明確方式標(biāo)明。本人依法享有和承擔(dān)由此論文而產(chǎn)生的權(quán)利和責(zé)任。</p><p><b>　　聲明人（簽名）：</b></p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><b>　　目 錄</b></p>

5、<p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　英文摘要2</b></p><p><b>　　1 引言3</b></p><p>　　1.1 選題背景3</p><p>　　1.2 研究現(xiàn)狀3</p><p>

6、;　　1.3 發(fā)展前景4</p><p>　　2 磁阻傳感器4</p><p>　　2.1 磁阻傳感器簡(jiǎn)介4</p><p>　　2.2 磁阻傳感器原理4</p><p>　　2.3 磁阻傳感器特性曲線與特性參數(shù)5</p><p>　　2.4 磁阻傳感器的特點(diǎn)與應(yīng)用5</p>&l

7、t;p>　　3 金屬磁記憶檢測(cè)5</p><p>　　3.1 金屬磁記憶檢測(cè)原理5</p><p>　　3.2 金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用7</p><p>　　3.3 金屬磁記憶檢測(cè)的研究現(xiàn)狀7</p><p>　　3.4 金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展7</p><p>　　4 基于PC-

8、104金屬磁記憶模塊設(shè)計(jì)8</p><p>　　4.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)8</p><p>　　4.1.1 磁阻傳感器的選型8</p><p>　　4.1.2 光電編碼電路9</p><p>　　4.1.3 磁場(chǎng)測(cè)量模塊電路和信號(hào)處理電路10</p><p>　　4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)10</p&

9、gt;<p>　　4.3 45鋼實(shí)驗(yàn)研究10</p><p><b>　　5 總結(jié)11</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)12</b></p><p><b>　　致謝12</b></p><p>　　基于磁阻傳感器的金屬構(gòu)件裂縫檢測(cè)<

10、/p><p><b>　　模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　機(jī)電與信息工程學(xué)院 電子信息工程 xxx（xxxxxxxxxx）</p><p>　　指導(dǎo)老師：xx(xx)</p><p>　　摘要：本文在闡述金屬裂縫檢測(cè)的基礎(chǔ)上，對(duì)磁阻傳感器的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用以及發(fā)展前景作了介紹，對(duì)主要用到的金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)、

11、應(yīng)用、研究現(xiàn)狀等進(jìn)行了綜述與分析，并指出了該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。其中選取基于PC-104的模塊設(shè)計(jì)，包含硬件與軟件設(shè)計(jì)。以PCI168 F77A為核心，硬件電路包含磁阻傳感器、單片機(jī)、濾波放大電路、顯示器、按鍵等，軟件部分包括磁場(chǎng)測(cè)量模塊電路與信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)。最后選取45鋼為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行簡(jiǎn)要的研究分析。</p><p>　　關(guān)鍵詞：磁阻傳感器；金屬磁記憶；單片機(jī)；45鋼</p><p>

12、　　Design on Detection Module for Metal Component Crack Based on Magnetic Resistance Sensor </p><p>　　Fang Jiansong Director：xxxxxx(xxxxxx)</p><p>　　(School of Mechanical Electronic & Inform

13、ation Engineering,</p><p>　　xxxxxxxxxxxxxx, China, 245041)</p><p>　　Abstract：The paper introduces the characteristic,application ,development prospect and the principle of magnetic resistance se

14、nsor based on Metal crack detection .It summaries and analyses the characteristics ,application,and research status about the main use of metal magnetic memory testing technology.It still points out the development trend

15、 of this field.Module design based on PC-104 including hardware and software were selected.As the core with PCI168F77A ,the hardware circuit consists of m</p><p>　　Key Words： Magnetic resistance sensor； Magn

16、etic memory；Single chip microcompute ；The 45 steel</p><p><b>　　1 引言</b></p><p><b>　　1.1 選題背景</b></p><p>　　在舊金山舉行的焊接學(xué)術(shù)會(huì)議上，金屬應(yīng)力集中區(qū)的磁記憶被俄國(guó)教授杜博夫(Duobov)提出，他指出在

17、工件的載荷作用下鐵磁性內(nèi)部形成錯(cuò)位移帶，磁記憶可以診斷某些缺陷和失效的損傷，防止某些突發(fā)性的疲勞損傷，而且形成了一套全新的檢測(cè)方案，這項(xiàng)技術(shù)目前比較新穎，在大會(huì)上得到了認(rèn)可，一些發(fā)展規(guī)劃也在大會(huì)上被制定下來[1]。1999年l0月，在汕頭召開的第七屆全國(guó)無損檢測(cè)年會(huì)上，杜波夫教授在大會(huì)上向中國(guó)學(xué)者介紹了磁記憶檢測(cè)的原理及其在管道、鍋爐壓力容器上的應(yīng)用，揭開了我國(guó)在磁記憶研究領(lǐng)域的帷幕[2]。</p><p>&l

18、t;b>　　1.2 研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　磁記憶方法來檢測(cè)金屬裂縫其理論體系尚不充分，對(duì)其解釋各方學(xué)者也各有千秋。俄國(guó)杜曼教授在金屬研究討論會(huì)上提出的磁記憶現(xiàn)象是由于金屬表面某些區(qū)域或者磁性材料的某些部分形成錯(cuò)位滑移帶，其密度可形成錯(cuò)位壁壘，進(jìn)而產(chǎn)生漏磁場(chǎng)。由于其密度高，位錯(cuò)積聚，漏磁場(chǎng)就愈加明顯。</p><p>　　在其理論研究方面，我國(guó)也有各方面的

19、資料和文獻(xiàn)嘗試從不同層次解釋磁記憶現(xiàn)象，有些從電磁學(xué)角度，有些從鐵磁學(xué)能量平衡理論的角度。電磁學(xué)角度一般認(rèn)為定向應(yīng)力作用下，磁性材料垂直磁場(chǎng)橫截面，通過這一個(gè)橫截面的磁通量會(huì)發(fā)生變化，然后根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象知，會(huì)產(chǎn)生一定的感應(yīng)電流使金屬磁化；從平衡學(xué)的角度出發(fā)金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)部不均勻，形成錯(cuò)位移帶一旦在磁場(chǎng)中施加應(yīng)力便會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力能，致使內(nèi)部磁疇滑移形成不可逆向的重排列，為了中和應(yīng)力能這一排列會(huì)被保留下來，在高密度的應(yīng)力集中區(qū)域形成缺陷漏磁

20、場(chǎng)，即磁場(chǎng)的水平和垂直分量在大小和方向上都會(huì)有所改變。這些理論的認(rèn)識(shí)都對(duì)其研究提供了一些理論依。在磁記憶檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究方面，大慶石油學(xué)院開展的對(duì)帶有預(yù)制焊接裂紋的球型容器、爆破試驗(yàn)后破裂的管件和帶有焊接缺陷的管件進(jìn)行了磁記憶檢測(cè)實(shí)驗(yàn)研究，利用已知評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確找出了構(gòu)件中的缺陷，充分驗(yàn)證了金屬磁記憶方法的有效性[3]。中國(guó)科學(xué)院上海精密機(jī)械研究所等單位開展的利用地磁場(chǎng)檢測(cè)鋼球表面裂紋的可行性研究，表明鋼球被地磁場(chǎng)磁化后，從位于地磁場(chǎng)中

21、的磁阻傳感器采樣得到的信號(hào)就能夠分辨出鋼球表面缺陷，為磁記憶技術(shù)在軸承檢測(cè)中的應(yīng)用提供</p><p><b>　　1.3 發(fā)展前景</b></p><p>　　這種金屬裂縫的磁記憶檢測(cè)技術(shù)在擁有應(yīng)用前景的同時(shí)，仍然欠缺完備的理論體系和成熟的方法，還需經(jīng)行以下研究:</p><p>　　(1)加強(qiáng)金屬裂縫磁記憶檢測(cè)技術(shù)的研討：從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，

22、金屬裂縫磁記憶檢測(cè)機(jī)理有些資料提過相關(guān)知識(shí)，完整的理論知識(shí)體系尚缺乏，這方面的研究還有待提高與深入。</p><p>　　(2)開展金屬裂縫磁記憶檢測(cè)的定量化研究：無損檢測(cè)技術(shù)，定性量化檢測(cè)缺陷是一個(gè)十分重要的問題，漏磁效應(yīng)明顯。</p><p>　　(3)開展金屬裂縫磁記憶效應(yīng)實(shí)驗(yàn)與理論結(jié)合的探討，將實(shí)驗(yàn)理論與數(shù)據(jù)相結(jié)合比對(duì)，得出對(duì)應(yīng)的總結(jié)。 </p><p>&

23、lt;b>　　2 磁阻傳感器</b></p><p>　　2.1 磁阻傳感器簡(jiǎn)介 </p><p>　　磁阻傳感器是利用金屬在磁場(chǎng)中的磁阻效應(yīng)來測(cè)量磁感應(yīng)大小及磁感應(yīng)輕度的分量各向的傳感器，在形態(tài)、功耗上都有一定的優(yōu)越性，在應(yīng)用范圍內(nèi)，可在弱電磁場(chǎng)中加以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，精確度高，方便迅速得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。</p><p>　　2.2 磁阻傳感器原理

24、</p><p>　　磁性材料(如坡莫合金)具有各向異性，對(duì)它進(jìn)行磁化時(shí)，其磁化方向?qū)⑷Q于材料的易磁化軸、材料的形狀和磁化磁場(chǎng)的方向。當(dāng)給帶狀坡莫合金材料通電流I時(shí)，材料的電阻取決于電流的方向與磁化方向的夾角。磁阻效應(yīng)傳感器一般有四個(gè)這樣的電阻組成，并將它們接成電橋。在被測(cè)磁場(chǎng)B作用下，電橋中位于相對(duì)位置的兩個(gè)電阻阻值增大，另外兩個(gè)電阻的阻值減小。在其線性范圍內(nèi)，電橋的輸出電壓與被測(cè)磁場(chǎng)成正比。測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體速度

25、的很多技術(shù)是可以在市場(chǎng)上得到的。在很多應(yīng)用中特別是那些工作在極端環(huán)境條件下選擇的結(jié)果通常落在霍爾效應(yīng)速度傳感器或可變磁阻（VR）速度傳感器上。速度傳感器的那些技術(shù)能應(yīng)用于極端熱及極端冷的環(huán)境條件外，還能在灰塵、油脂及其它污染環(huán)境下工作。在你的應(yīng)用中決定用哪種技術(shù)的傳感器，要了解霍爾效應(yīng)速度傳感器及VR速度傳感器是如何工作是十分重要的。這兩種技術(shù)的工作都是通過測(cè)速物體（靶）在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，干擾了磁場(chǎng)，它們得到結(jié)果是相似的。VR傳感器VR傳感

26、器的基本工作原理是由一個(gè)穿過電磁鐵的線圈組成，一個(gè)齒輪輪齒（或其它靶的凸出部分）通過磁鐵表面，從而引起磁通量的數(shù)量的變化。當(dāng)靶的凸出部分（例如齒輪的輪齒）運(yùn)動(dòng)接近到傳</p><p>　　2.3 磁阻傳感器特性曲線與特性參數(shù)</p><p>　　磁阻傳感器的特性曲線，如圖2-1和圖2-2，特性參數(shù)如表2-1所示。</p><p>　　圖2-1 磁阻傳感器的輸出

27、特性曲線</p><p>　　圖2-2 磁阻傳感器的特性曲線</p><p>　　2.4 磁阻傳感器的特點(diǎn)與應(yīng)用</p><p>　　磁場(chǎng)圍范寬：磁場(chǎng)范圍為±6微高斯，精確度極高，最小可檢測(cè)為85高斯。形態(tài)?。嚎蓡为?dú)檢測(cè)軸1和軸2，也可測(cè)組合軸，其中1軸傳感器有8腳SPI封裝和8腳SICO封裝。硬質(zhì)：相比磁通門，磁阻傳感器組裝成本大大降低，但卻挺高了可

28、靠性。功耗低：全面置位的降低，電路線路得以簡(jiǎn)化。低成本：適合大批量生產(chǎn)。應(yīng)用：地磁場(chǎng)可由磁阻傳感器加上相應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。</p><p>　　3 金屬磁記憶檢測(cè)</p><p>　　3.1 金屬磁記憶檢測(cè)原理</p><p>　　金屬材料在使用或者運(yùn)行中同時(shí)受到兩個(gè)力的共同作用，其中有載荷力和地磁場(chǎng)力的作用，然后在這個(gè)過程中可能會(huì)發(fā)生磁物質(zhì)伸縮和組織不可循環(huán)的重

29、新排列，這一排列可能會(huì)產(chǎn)生在其應(yīng)力和某些集中區(qū)域。這種變化不僅會(huì)被保留下來而且在金屬構(gòu)件載荷消除后，表面的磁場(chǎng)排列會(huì)“記憶”這種狀態(tài)，也就是所謂的金屬構(gòu)件磁記憶效應(yīng)[7]。</p><p>　　表2-1 磁阻傳感器的特性參數(shù)</p><p>　　當(dāng)金屬構(gòu)件收到外部作用力時(shí)，處于磁場(chǎng)中的部分應(yīng)力集中會(huì)產(chǎn)生伸縮性的組織定向不可循環(huán)排列，一些固定節(jié)點(diǎn)會(huì)形成磁極進(jìn)而形成漏磁場(chǎng)，這樣金屬的地磁率就會(huì)

30、降低，這種不可循環(huán)的磁狀態(tài)變化在構(gòu)件載荷力消除后滯留著“記憶”，記憶著應(yīng)力集中部位。</p><p>　　3.2 金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用</p><p>　　已知的評(píng)定設(shè)備結(jié)構(gòu)應(yīng)力變形方法是多種多樣的，如應(yīng)力變形法、X光檢測(cè)技術(shù)、高斯噪聲法、超聲波法、殘余機(jī)械應(yīng)力集中法。在這些方法中，金屬的磁記憶法在金屬表面別磁化處理后處于平衡的絕對(duì)靜止，檢測(cè)方式相對(duì)被動(dòng)，具有易實(shí)現(xiàn)、小型化、檢

31、測(cè)性高的特點(diǎn)[8]。</p><p>　　在磁場(chǎng)作用下，金屬表面具有漏磁信息，其中磁場(chǎng)分布可在應(yīng)力集中部位清晰地看出，其強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人工磁化。所以在檢測(cè)金屬宏觀缺陷時(shí)，其具有一定的優(yōu)越性，而對(duì)關(guān)于應(yīng)力集中部位的微觀信息，金屬磁記憶法檢測(cè)程度高，對(duì)早期的診斷與判評(píng)有很大的幫助。但是可能缺陷產(chǎn)生之前應(yīng)力集中就會(huì)出現(xiàn)，這時(shí)金屬磁記憶法的預(yù)報(bào)作用就突顯重要性了，可在金屬構(gòu)件損壞之前對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)采取適當(dāng)?shù)拇胧┍苊獍l(fā)生事故，

32、使損失風(fēng)險(xiǎn)降低。此外，無須對(duì)表明進(jìn)行清洗處理，一些小范圍的間隙不影響測(cè)試結(jié)果，而且檢測(cè)效率高，實(shí)用性強(qiáng)。</p><p>　　3.3 金屬磁記憶檢測(cè)的研究現(xiàn)狀</p><p>　　在磁記憶檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究方面，大慶石油學(xué)院開展的對(duì)帶有預(yù)制焊接裂紋的球型容器、爆破試驗(yàn)后破裂的管件和帶有焊接缺陷的管件進(jìn)行了磁記憶檢測(cè)實(shí)驗(yàn)研究，利用已知評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確找出了構(gòu)件中的缺陷，充分驗(yàn)證了金屬磁記憶方法

33、的有效性[9]。中國(guó)科學(xué)院上海精密機(jī)械研究所等單位開展的利用地磁場(chǎng)檢測(cè)鋼球表面裂紋的可行性研究，表明鋼球被地磁場(chǎng)磁化后，從位于地磁場(chǎng)中的磁阻傳感器采樣得到的信號(hào)就能夠分辨出鋼球表面缺陷，為磁記憶技術(shù)在軸承檢測(cè)中的應(yīng)用提供了可行性方案[10]。黃松嶺等研究人員研究了焊縫附近殘余應(yīng)力分布和試件表面磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直分量的關(guān)系，研究表明，二者具有較好的一致性[11]。北京工業(yè)大學(xué)在北京市自然科學(xué)基金資助下，和俄羅斯動(dòng)力診斷公司及北京科技大學(xué)的研究

34、人員開展合作，探討磁記憶檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)力腐蝕領(lǐng)域的應(yīng)用[12]。磁記憶檢測(cè)技術(shù)能否得到有效應(yīng)用的關(guān)鍵是檢測(cè)設(shè)備。而檢測(cè)設(shè)備的核心是磁敏傳感器的研制。很多敏感器件如霍爾磁敏元件、鐵磁線圈和磁敏電阻等，從原理和技術(shù)指標(biāo)衡量，都可以應(yīng)用于磁記憶傳感器的研制。進(jìn)行針對(duì)弱磁測(cè)量的傳感器研制，是磁記憶檢測(cè)技術(shù)研究的一個(gè)重要方面。</p><p>　　3.4 金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展</p><p>　

35、　作為一種新興的檢測(cè)技術(shù)金屬裂縫磁記億檢測(cè)法前景伊人，當(dāng)通過某個(gè)面的磁通量會(huì)發(fā)生相應(yīng)細(xì)微的變化。由法拉第電磁感應(yīng)定律知曉，該截面上一定會(huì)產(chǎn)生出相應(yīng)的感應(yīng)電流，使工件化磁，磁憶記效應(yīng)產(chǎn)生的在內(nèi)因原是金屬組織構(gòu)結(jié)的不勻稱性，找出金屬表面裂縫，集中證明了金屬裂縫檢測(cè)以磁記憶技術(shù)的有效性[13]。某些機(jī)構(gòu)還利用地場(chǎng)磁性檢測(cè)金屬裂縫，表明金屬被磁化后，可以用來分辨金屬表面的裂縫，為磁記憶技術(shù)在其他方面的應(yīng)用埋下了伏筆。</p>&l

36、t;p>　　4 基于PC-104金屬磁記憶模塊設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　利用嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品pc-104，開發(fā)數(shù)據(jù)用來采集的硬件和應(yīng)用審判軟件。具有低風(fēng)險(xiǎn)，短周期，成熟性高的特點(diǎn)，同時(shí)具有很強(qiáng)的可行性和針對(duì)性。系統(tǒng)的整體閱覽圖見圖4-1。</p><p>　　圖4-1 系統(tǒng)整體框圖

37、</p><p>　　4.1.1 磁阻傳感器的選型</p><p>　　Honeywell公司的AMR (An isotropicMagnetRoresistance) HMC1012系列是優(yōu)先研發(fā)出的一種4端橋式各向異性磁阻感傳器，與統(tǒng)傳的3端通用型傳感器相比，具有靈敏度高(可達(dá)10-9T的級(jí)量)、體積小、價(jià)格低、透溫性好、工作頻率高等優(yōu)點(diǎn)。尤其是芯片自帶有管腳延伸，能夠除排場(chǎng)靜干擾和

38、消磁化作用。將HMC1012型磁阻與副位電路、異步電路相組合，用于測(cè)量微小的敏感磁場(chǎng)，比起霍爾芯片傳感器的精度要超出三個(gè)量級(jí)。為了提升檢測(cè)效率，本系統(tǒng)運(yùn)用多個(gè)傳感器組成雙通或者多通道形式。本系統(tǒng)使用的磁阻傳感器HMC1012Z管腳排列及部?jī)?nèi)結(jié)構(gòu)如圖4-2所示。從圖4-2可以看出，這種磁阻傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)屬于電橋式的輸出，雖然電橋上四個(gè)阻抗理論上和精度上具有相同的數(shù)值，但是溫度和其他的外界因素的干擾，這四個(gè)電阻的組值必定會(huì)產(chǎn)生一定成度的飄

39、移，于是便產(chǎn)生一個(gè)電壓偏置的現(xiàn)象，也就是某種意義上所說的凋零。對(duì)磁阻傳感器進(jìn)行置位、復(fù)位。原理是：加入SET (置位)脈沖后，這種磁阻傳感器輸出與磁場(chǎng)小大看似成比正關(guān)系；加上RETSE (復(fù)位)脈沖后，磁阻傳感器的輸出與磁場(chǎng)小大看似成比反關(guān)系</p><p>　　圖4-2 磁阻傳感器的管腳排列與內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　已經(jīng)在傳感器的設(shè)計(jì)上添加了磁阻傳感器置位和復(fù)位的功能。對(duì)于電源電

40、壓低至5V的低功耗應(yīng)用，可使用圖4-3所示的電路。</p><p>　　圖4-3 磁阻傳感器的置位/復(fù)位電路原理</p><p>　　可是因?yàn)榇嬖谄茊栴}，相等幾乎是不可能的，于是就需要利用正反兩次測(cè)量測(cè)找到漂移零點(diǎn)值，隨后在后面的測(cè)量中刪掉它。偏置計(jì)算公式為：LOS=( Viset+ Virst )/2。</p><p>　　4.1.2 光電編碼電路</

41、p><p>　　光電編碼電路（見圖4-4）用于檢查為數(shù)據(jù)處理和制約數(shù)據(jù)采集，使得位差量與位移成正比。光電編碼電路經(jīng)過檢測(cè)探傷車輪滾過的度角，由光源電信號(hào)轉(zhuǎn)換為矩形邁沖位移信號(hào)，及時(shí)發(fā)到CP104總中線上，本文的設(shè)計(jì)為一個(gè)邁沖代表滑輪滾過0.5mm, 也就是儀器的最小測(cè)量步距。同時(shí)可以在軟件中通過動(dòng)態(tài)變換中斷計(jì)數(shù)來設(shè)置若干個(gè)步驟，比如可以設(shè)置為1mm、2mm等。這個(gè)功能可以直接在下面軟件參數(shù)設(shè)置項(xiàng)中設(shè)置，檢驗(yàn)員可根據(jù)不

42、同對(duì)象進(jìn)行設(shè)置調(diào)節(jié)。</p><p>　　圖4-4 光電編碼器測(cè)量原理</p><p>　　4.1.3 磁場(chǎng)測(cè)量模塊電路和信號(hào)處理電路</p><p>　　對(duì)于金屬表面應(yīng)力集中產(chǎn)生磁記憶信號(hào)極其微弱，磁阻傳感器的監(jiān)測(cè)輸出電壓一般只有幾毫伏，因此應(yīng)該對(duì)所采急的傳發(fā)信號(hào)適當(dāng)?shù)姆糯筇幚?。選用Aanlog公司的ADE602芯片作為磁記憶采集平臺(tái)的放大器。ADM620是一

43、款成本較低，精度比較高，性能優(yōu)越性強(qiáng)的放大器。優(yōu)點(diǎn)如下：遍訪實(shí)用，只要用一電阻R就可制定放大器的增益，最大增益可達(dá)1000倍高；低功耗，滯留性能優(yōu)秀；誤差小，公模抑制比大，增益為100時(shí)，達(dá)到140dB；低頻噪聲，1000Hz時(shí)，輸入的電壓噪聲為9nFV/Hz，峰峰噪聲為0.28V (0.1Hz-10Hz)；消噪性能優(yōu)秀，G=100時(shí),噪聲達(dá)到120kHz；封裝小巧：具有8腳DEIP和SOKIC封裝；電源范圍廣闊(#2.3V~#18V)

44、。具體電路圖如圖4-5所示。</p><p>　　圖4-5 信號(hào)放大處理電路</p><p>　　4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　本軟件是基于DOS的Turbo C開發(fā)，其中軟件設(shè)計(jì)出的框圖以及軟件運(yùn)行出的分布畫面分別如圖4-6和圖4-7所示。該軟件以以太網(wǎng)接入、數(shù)字管理、信號(hào)除噪與分析、智能判斷專家合成[8]。對(duì)得到的信號(hào)分別進(jìn)行了時(shí)頻分析；而本軟件

45、中最為核心的金屬裂縫智能判斷的系統(tǒng)部分，這個(gè)部分利用以上的時(shí)域和頻域分析與制約模塊中得到的各種頻率特征量?jī)?chǔ)存后，通過一定的系統(tǒng)預(yù)測(cè)分析，最后診斷整個(gè)數(shù)據(jù)庫的儲(chǔ)存能力。</p><p>　　本判定系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫依次表示鏈接關(guān)系的診斷和功能調(diào)節(jié)基本數(shù)據(jù)庫與對(duì)接專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的知識(shí)庫組成。這個(gè)系統(tǒng)的判定理論由兩個(gè)模塊組成,判斷基本推理的過程式規(guī)則推理的運(yùn)行,產(chǎn)量數(shù)據(jù)推理又適應(yīng)于基本模塊的建立,兩種理論方法交互運(yùn)行, 交叉調(diào)

46、節(jié),使其思路與鏈接推論吻合, 而且這種改造的推論機(jī)制,降低了盲目性，提高了準(zhǔn)確性。</p><p>　　4.3 45鋼實(shí)驗(yàn)研究</p><p>　　取45鋼為研究對(duì)象，由于其具有高強(qiáng)度彈塑性好的特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行順軸承線方向的拉伸試驗(yàn)。用全能試驗(yàn)機(jī)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行依次加工變形其中有包括彈性形</p><p>　　圖4-6 軟件設(shè)計(jì)框圖</p>&l

47、t;p>　　圖4-7 軟件部分運(yùn)行界面</p><p>　　變，不停觀察構(gòu)件表面磁場(chǎng)分布情況，并加以記錄。歷經(jīng)各種形變實(shí)驗(yàn)后，還未拉斷裂的構(gòu)件表面磁場(chǎng)分布波形，如圖5-1所示。在距離構(gòu)件一端約360mm處，磁場(chǎng)的法向分量H(y)可以清晰觀察出一個(gè)過零點(diǎn)，此處便是拉伸極致的應(yīng)力集中區(qū)域。然后用超聲探測(cè)儀檢測(cè)其現(xiàn)象，將其于所得結(jié)果對(duì)比,用來驗(yàn)證儀器的準(zhǔn)確性。</p><p><b

48、>　　5 總結(jié)</b></p><p>　　本文所述金屬磁記憶檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)與裝置，基于嵌入式PC104系統(tǒng)設(shè)計(jì)，擁有成熟的技術(shù)分析能力，其中軟件的信號(hào)采集與處理、數(shù)據(jù)的處理與儲(chǔ)存、信號(hào)處理與分析等集中到同一模塊，無須利用計(jì)算機(jī)便能夠?qū)?shí)驗(yàn)所采集到的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行一系列的處理，降低了開銷，整個(gè)模塊集中度高，測(cè)量結(jié)果和實(shí)驗(yàn)精度令人滿意隨著金</p><p>　　圖5-1

49、45號(hào)鋼拉伸試驗(yàn)過程中得到的磁記憶信號(hào)</p><p>　　屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)不斷發(fā)展。憑借其在鐵磁構(gòu)件早期診斷、早期預(yù)警能力上的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，簡(jiǎn)便快捷的檢測(cè)出服役產(chǎn)品的應(yīng)力集中區(qū)域。評(píng)價(jià)其損傷程度，為承載部件的疲勞強(qiáng)度評(píng)估和壽命預(yù)測(cè)提供依據(jù)。隨著金屬磁記憶技術(shù)的逐步完善，必將為再制造系統(tǒng)工程的發(fā)展提供切實(shí)可行的技術(shù)手段和理論支持。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b&g

50、t;</p><p>　　[1] 李衛(wèi)國(guó)，林俊明.金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2000，29(3)：45—56.</p><p>　　[2] 王麗，馮蒙麗，丁紅勝.金屬磁記憶檢測(cè)的原理與應(yīng)用[J].教育出版社，2007，25(2)：25—36.</p><p>　　[3] 劉良桂，陳志群，徐士濱.金屬磁記憶無損測(cè)檢的現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].科學(xué)出版社，

51、2005，11（3）：17—23.</p><p>　　[4] 王小瑋，郭力.金屬磁記憶的無損檢測(cè)發(fā)展[J].科學(xué)出版社，2006：39(4)：994—997.</p><p>　　[5] 張衛(wèi)民，董韶平，張之敬．金屬磁記憶的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].中國(guó)機(jī)械工程，2003，14(10)：892—895.</p><p>　　[6] 仲維暢.金屬磁記憶法診斷的理論基礎(chǔ)[J]

52、.無損檢測(cè)，2001，23(10)：424-426.</p><p>　　[7] 任吉林，鄔冠華，宋凱.金屬磁記憶檢測(cè)機(jī)理的探討[J].無損檢測(cè)，2002，24(1)：29—31．</p><p>　　[8] 丁輝，張寒，李曉紅.磁記憶檢測(cè)裂紋類缺陷的理論模型[J].無損檢測(cè)，2002，24(2)：78—80．.</p><p>　　[9] 鄭人杰，許靜，于波.軟件

53、測(cè)試.北京人民郵電出版社[M].2011.03:56-60.</p><p>　　[10] 戴光，王文江，李偉.不同構(gòu)件的磁記憶檢測(cè)及分析方法研究[J].無損檢測(cè)，2002，24(6)：262—266.</p><p>　　[ 11] 李路明，楊海青.便攜式管道漏磁檢測(cè)系統(tǒng)[ J] .無損檢測(cè),2003,25( 4)A：181- 183.</p><p>　　[ 1

54、2] 丁玉蘭，石來德.機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)[M].上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2005，28(2)：78—83.</p><p>　　[ 13] 郭貽誠(chéng).鐵磁學(xué)[M].北京：人民教育出版杜，2007，32(3)：112—117.</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本文是在孫劍老師的悉心指導(dǎo)下完成的，其中還有很多同學(xué)的幫助

55、，首先我得感謝我的指導(dǎo)老師，還得感謝我的同學(xué)們，在畢業(yè)設(shè)計(jì)選題的過程中，我都遇到過很多麻煩，是他們與我共同探討，幫助我解決問題。</p><p>　　我還要感謝在大學(xué)里教過我知識(shí)的老師們，他們不僅僅交給了我專業(yè)方面的知識(shí)，而且教會(huì)我欲速則不達(dá)的科研精神，以及嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的認(rèn)真態(tài)度。在這里我還要衷心的感謝我四年的舍友們，你們的支持與關(guān)心總是在我困難，覺得失去信心的時(shí)候出現(xiàn)，讓我重新鼓舞起精神去奮斗，你們相信我要比我相信