一种集成退磁功能的磁探仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种集成退磁功能的磁探仪，包括探头，所述探头上绕有电感，所述电感与集成退磁功能的脉冲发射模块连接，还包括上位机，所述上位机与数据采集卡连接，所述数据采集卡采集所述电感和所述集成退磁功能的脉冲发射模块的数据发送给上位机。本实用新型的集成退磁功能的脉冲发射模块能够起到退磁的作用，去除试件测试结束后残留的剩磁，提高重复检测的精度，保证了试件的安全性。
【专利说明】
-种集成退磁功能的磁探仪
技术领域
[0001] 本实用新型设及脉冲法测量残余应力技术领域，尤其设及一种集成退磁功能的磁 探仪。
【背景技术】
[0002] 铁磁性材料在日常生产生活中应用十分广泛，因此铁磁性材料内部特征和缺陷的 检测研究至关重要，而磁滞回线是衡量铁磁性材料参数的重要曲线，通过脉冲法正反向放 电可W完整的测出材料的磁滞回线，从而获得铁磁性材料的磁特性参数。现有脉冲法测铁 磁性材料内应力的试验装置没有退磁的功能，由于铁磁性材料固有的磁滞现象，试件测试 结束后，会残留剩磁，不仅影响重复检测精度，还会对不同环境下材料的使用寿命造成一定 影响。
[0003] 目前的去磁原理主要有直流去磁和交流去磁，但两种方法均需满足两个基本条 件:磁极交迭和衰减电流。如果用额外的去磁器，操作复杂，也会增加重量和成本;而且每次 测量时都需要人工来完成去磁，增大劳力，也降低工作效率。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供了种集成退磁功能的磁探仪，能 够起到退磁的作用，去除试件测试结束后残留的剩磁，提高重复检测的精度，保证了试件的 安全性。
[0005] 为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
[0006] -种集成退磁功能的磁探仪，包括探头，所述探头上绕有电感，所述电感与集成退 磁功能的脉冲发射模块连接，还包括上位机，所述上位机与数据采集卡连接，所述数据采集 卡采集所述电感和所述集成退磁功能的脉冲发射模块的数据发送给上位机。
[0007] 所述集成退磁功能的脉冲发射模块包括变压器，变压器的一次侧接市电，二次侧 接整流电路，所述整流电路的输出端串联总开关和脉冲产生电路，所述脉冲产生电路由单 片机控制产生脉冲。
[000引所述脉冲产生电路包括，电阻RU变阻器R6和第一继电器串联，电阻R2、变阻器R5 和第二继电器串联，第一继电器的一端与变阻器R6连接，另一端与地之间连接并联"H桥"和 电容C2;同时第一继电器的另一端与第二继电器的一个端之间并联绝缘栅晶体管IGBTl和 一二极管，所述二极管的负极连接电容Cl的一端，电容Cl的另一端接地的同时与地之间并 联绝缘栅晶体管IGBT2和一二极管。
[0009] 所述巧桥"的每个垂直腿上并联一个绝缘栅晶体管和一个二极管，中间的横杠上 串联电阻R和电感L，所有的绝缘栅晶体管都由单片机控制开断。
[0010] 所述电感L绕在所述探头上。
[0011] 所述变压器的二次侧电压为20V。
[0012] 本实用新型的有益效果是：
[0013] 本实用新型的集成退磁功能的脉冲发射模块能够起到退磁的作用，去除试件测试 结束后残留的剩磁，提高重复检测的精度，保证了试件的安全性。
【附图说明】
[0014] 图1为本实用新型的整体结构图；
[0015] 图2为集成退磁功能的脉冲发射模块的电路图；
[0016] 图3为二阶衰减振荡电流示意图。
【具体实施方式】：
[0017] 下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明：
[0018] 本实用新型解决的技术问题是：在利用脉冲法测铁磁性材料磁滞回线的磁探仪 中，由于铁磁性材料固有的磁滞现象，试件测试结束后，会残留剩磁，不仅影响重复检测精 度，还会对不同环境下材料的使用寿命造成一定影响。
[0019] 如图1所示，一种集成退磁功能的磁探仪，包括探头，所述探头上绕有电感，所述电 感与集成退磁功能的脉冲发射模块连接，还包括上位机，所述上位机与数据采集卡连接，所 述数据采集卡采集所述电感和所述集成退磁功能的脉冲发射模块的数据发送给上位机。
[0020] 探头与测试工件形成闭合磁路，通过控制电路给探头供电，利用电磁知识产生感 应电压，上位机控制数据采集卡采集探头上的信号并输送给上位机进行数据分析处理。
[0021] 如图2所示，所述集成退磁功能的脉冲发射模块包括变压器，变压器的一次侧接市 电，二次侧接整流电路，所述整流电路的输出端串联总开关和脉冲产生电路，所述脉冲产生 电路由单片机控制产生脉冲。
[0022] 所述脉冲产生电路包括，电阻Rl、变阻器R6和第一继电器串联，电阻R2、变阻器R5 和第二继电器串联，第一继电器的一端与变阻器R6连接，另一端与地之间连接并联"H桥"和 电容C2;同时第一继电器的另一端与第二继电器的一个端之间并联绝缘栅晶体管IGBTl和 一二极管，所述二极管的负极连接电容Cl的一端，电容Cl的另一端接地的同时与地之间并 联绝缘栅晶体管IGBT2和一二极管。
[0023] 所述巧桥"的每个垂直腿上并联一个绝缘栅晶体管和一个二极管，中间的横杠上 串联电阻R和电感L，所述电感L绕在所述探头上，所有的绝缘栅晶体管都由单片机控制开 断。
[0024] 利用6个IGBT实现退磁和充放电功能，通过单片机控制各个IGBT的通断，利用磁探 仪系统中的数据采集卡采集电路中电感和电容的电压反馈电压信号，控制电感L和电容C2 构成衰减振荡回路，从而达到去除试件剩磁的目的，实现精准测量。
[0025] 如果具有现有的磁探仪，那么可W利用系统原有的数据采集功能，添加本实用新 型的集成退磁功能的脉冲发射模块即可完成退磁功能。数据采集卡是多路同时采集，实时 采集电容C2的电压信号和电感L的电压信号，反馈给上位机，当电容C2的电压大于零时，触 发IGBT3和IGBT6导通，当电容C2的电压小于零时，触发IGBT4和IGBl'S导通。
[0026] 在电感L和电容C2构成回路中，根据基尔霍夫定律得到化+化+化=0,然后推算得出 当K <: 2VZ7(T''时，产生衰减电流，其中R是衰减回路总电阻，L是回路电感值，C2是回路电容值。
[0027] IGBT的驱动采用IR2121模块，采用光电隔离器使IR212巧E动模块与光禪结合，从 而使IGBT的驱动电路与控制电路的地隔离开，起到良好的隔离输入、输出信号的作用。
[0028] 控制IGBT导通的后一个信号比前一个信号稍滞后，W避免IGBT被烧坏。
[0029] 通过单片机控制各个IGBT的通断，使电流在电容C2和电感L构成的回路中反复流 动，从而形成衰减振荡电路，如图3所示为二阶衰减振荡电流示意图。振荡的具体过程如下。
[0030] 按下电路总开关，给电容充电，当电容充满电后，断开开关;继电器支路保护电路 安全，同时给两个电容充电。
[0031] 步骤1:控制IGBT3和IGBT6导通，电流从电容C2沿着IGBT3-电感kIGBT6导通，形成 闭合回路，电容C2给电感L充电，电感L的电压不断增大；
[0032] 步骤2:当电容C2电压降为零时，关闭IGBT3和IGBT6,导通IGBW和IGBT5,电流从电 感L沿着IGBT4-电容C2-IGB巧导通，形成闭合回路，电感L放电，电压不断减小；
[0033] 当电感L的电压降为零时，重复步骤1;
[0034] 当电容C2的电压降为零时，重复步骤2;
[0035] 利用单片机控制，重复上述步骤，使回路电流实现衰减振荡。
[0036] 退磁完成后，再按下总开关，给两个电容充电，利用IGBTl和IGBT2,将电容Cl接入 电路中，通过控制IGBT的开关顺序实现电容Cl和C2对电感的正反向放电，电感实际是缠绕 于探头上的线圈产生的，运样就可完成测量功能。
[0037] 本实用新型的另外的优点是能够利用现有的系统，增加简单元件，实现去磁与测 试一体化，减轻重量与成本，操作简单方便。
[0038] 上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新 型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领 域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范 围W内。
【主权项】
1. 一种集成退磁功能的磁探仪，包括探头，其特征是，所述探头上绕有电感，所述电感 与集成退磁功能的脉冲发射模块连接，还包括上位机，所述上位机与数据采集卡连接，所述 数据采集卡采集所述电感和所述集成退磁功能的脉冲发射模块的数据发送给上位机； 所述集成退磁功能的脉冲发射模块包括变压器，变压器的一次侧接市电，二次侧接整 流电路，所述整流电路的输出端串联总开关和脉冲产生电路，所述脉冲产生电路由单片机 控制产生脉冲。2. 如权利要求1所述的一种集成退磁功能的磁探仪，其特征是，所述脉冲产生电路包 括，电阻R1、变阻器R6和第一继电器串联，电阻R2、变阻器R5和第二继电器串联，第一继电器 的一端与变阻器R6连接，另一端与地之间并联"H桥"和电容C2;同时第一继电器的另一端与 第二继电器的一个端之间并联绝缘栅晶体管IGBT1和一二极管，所述二极管的负极连接电 容C1的一端，电容C1的另一端接地的同时与地之间并联绝缘栅晶体管IGBT2和一二极管。3. 如权利要求2所述的一种集成退磁功能的磁探仪，其特征是，所述"H桥"的每个垂直 腿上并联一个绝缘栅晶体管和一个二极管，中间的横杠上串联电阻R和电感L，所有的绝缘 栅晶体管都由单片机控制开断。4. 如权利要求3所述的一种集成退磁功能的磁探仪，其特征是，所述电感L绕在所述探 头上。5. 如权利要求2-4任一项所述的一种集成退磁功能的磁探仪，其特征是，所述变压器的 二次侧电压为20V。
【文档编号】G01R33/14GK205720620SQ201620571456
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】万熠, 宋明大, 孙菲菲, 曹怀祥, 王桂森
【申请人】山东大学, 山东省特种设备检验研究院