三维金属磁记忆检测仪器制造技术

三维金属磁记忆检测仪器，属于金属无损检测领域。硬件功能模块包括：锂电池供电模块（1）、电压转换模块（2）、传感器置位/复位供电模块（3）、传感器置位/复位控制模块（4）、信号调理模块（5）、多路选择模块（6）、AD转换模块（7）、单片机模块（8）。锂电池供电模块（1）通过电压转换模块（2）输入端，将14V电压转换5V后电压转换模块（2）的输出端为单片机模块（8)供电，将输出电压5V通过传感器置位/复位供电模块（3）将电压转化为20V，为传感器置位/复位控制模块（4）供电，其输出端与单片机模块（8）相连，结合单片机模块（8）控制，产生电流脉冲实现传感器的置位/复位功能。本仪器功耗低，轻巧便携，数据检测实时、准确。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Three dimensional metal magnetic memory testing instrument

The utility model relates to a three-dimensional metal magnetic memory testing instrument, which belongs to the field of metal nondestructive testing. The hardware modules include: lithium battery power supply module (1), voltage conversion module (2), sensor set / reset power supply module (3), sensor set / reset control module (4), a signal conditioning module (5), multiplex module (6), AD conversion module, microcontroller (7) the module (8). Lithium battery power supply module (1) through the voltage conversion module (2) input voltage conversion module convert the 14V voltage after 5V (2) and the output end of the microcontroller module (8) for the power supply, the output voltage of 5V through the sensor set / reset module power supply voltage (3) will be converted to 20V, as the sensor set / reset control module (4) power supply, and the output end of the microcontroller module (8) is connected with the microcontroller module (8) generates control, sensor set / reset function of current pulse. The utility model has the advantages of low power consumption, light weight and portability, real time and accurate data detection.

【技术实现步骤摘要】

本技术专利公开了一种三维金属磁记忆检测仪器，属于工业测量仪器

技术介绍
无损检测技术的发展，为工业中机械设备的检修和潜在故障的发现带来了极大的方便。金属磁记忆检测技术作为无损检测技术中新兴的技术近年也不断发展。技术的进步催生了相应的设备，而相应检测设备的发展是金属磁记忆检测理论能否得到实际应用的关键。检测设备的核心是磁敏传感器的研制。很多敏感器件如霍尔磁敏元件、铁磁线圈和磁敏电阻等，从原理和技术指标衡量，都可以应用于磁记忆传感器的研制。进行针对弱磁测量的传感器研制，是磁记忆检测技术研究的一个重要方面。继俄罗斯动力诊断公司推出第一台磁记忆检测传感器后，国内已经相继推出了基于霍尔元件的磁记忆传感器和基于磁敏电阻的磁记忆传感器。目前这类设备主要依靠国外进口，价格昂贵，功能也相对简单，不够完善。未来发展主要朝着小型化，便携，操作和处理数据，传输数据的简单方向发展。如图中一维磁记忆检测传感器部分体积较大，对相对小的细节就不容易探测和采集数据，进行三维磁记忆检测设备的研发，具有重要应用价值。
技术实现思路
本技术专利的目的在于实现金属磁记忆信号的三维检测，解决目前对金属磁记忆检测仅停留在一维信号的检测，二维信号测量仪器亦较少的问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。三维金属磁记忆检测仪器，硬件功能模块包括:锂电池供电模块1、电压转换模块2、传感器置位/复位供电模块3、传感器置位/复位控制模块4、信号调理模块5、多路选择模块6、AD转换模块7、单片机模块8、主程序模块、温度采集模块9、LCD显示模块10、磁场获取及转换模块11 ;具体连接为:锂电池供电模块I通过电压转换模块2输入端,将14V电压转换5V后电压转换模块2的输出端为单片机8供电，将输出电压5V通过传感器置位/复位供电模块3将电压转化为20V，为传感器置位/复位控制模块4供电，其输出端与单片机模块8相连，结合单片机模块8控制，产生电流脉冲实现传感器的置位/复位功能，然后磁场获取及转换模块11测得的磁场信号，经过信号调理模块5处理，利用一个外部电阻设置增益，实现信号的放大调理，再经过多路选择模块6选择，将所测x、y、z三路信号分别送至AD转换模块7，输出时钟端SCK，数据端SD0，使能端CNV分别与单片机模块8相连，读取AD转换模块7转换后的数据，并利用温度采集模块9采集温度数据，经过单片机模块8处理之后，在LCD显示模块10上显示出来，以实现三维磁场实时检测与显示；所述锂电池供电模块1，采用4片锂电池和锂电池保护芯片设计，其供电电压14.4-16.8V,电池的容量为 7000mAH ；所述电压转换模块2，将锂电池是系统的电源供应14.4-16.8V之间的电压，转换为5V供电,选用的LM2576稳压器第I管脚为输入端，第2管脚为输出端； 所述传感器置位/复位供电模块3，将电压转换模块2的输出电压5V通过此模块转化为20V的电压,输出至传感器置位/复位控制模块4,选用的max662a芯片第5管脚为输入端,第6管脚为输出端；所述传感器置位/复位控制模块4，用于和单片机模块8配合，控制磁场获取及转换模块11的置位和复位；，置位输出端SET与单片机模块8AT89S52芯片P2.7 口连，复位输出端RESET与单片机模块8AT89S52芯片P2.6 口连，电流输入端与磁场获取及转换模块11HMC1043传感器第5管脚SR+端连；所述信号调理模块5，所测金属表面的磁场信号为静态量，用调理电路进行差分放大，便于AD转换模块7进行模数转换，采用高精度仪表放大器AD620，X轴信号输入input+端与磁场获取及转换模块11HMC1043传感器第3管脚0UT+X连，输入input-与磁场获取及转换模块11HMC1043传感器第15管脚OUT-X连，放大后信号输出端output与多路选择模块6⑶4502芯片中iuput-Ι端连；Y轴信号输入端分别与磁场获取及转换模块11HMC1043传感器第6管脚0UT+Y，第I管脚OUT-Y连，输出端与多路选择模块6CD4502中input-2端连；Z轴信号输入端与磁场获取及转换模块11HMC1043传感器第11管脚0UT+Z，第10管脚OUT-Z端连，输出端与多路选择模块6CD4502中input-3端连；所述多路选择模块6，用于选择传感器和AD转换模块7之间的通道，为实现3路通道的选择性导通，通道转换共用一个AD转换模块7，以实现对三维磁场信号的转换和读取，输出端与AD转换模块7AD7694第2管脚input+连；所述AD转换模块7，用于将调理之后的电压值转换为数字，选用Analog公司的16位数模转换器AD7694，输出时钟端SCK，数据端SD0，使能端CNV分别与单片机模块8AT89S52 芯片 P2.0, P2.1，P2.2 口连；所述单片机模块8，采用AT89S52，与传感器置位/复位控制模块4，多路选择模块6，AD转换模块7，温度采集模块9，IXD显示模块10连；所述磁场获取及转换模块11，包含了 AD数据转换、单片机对置位/复位逻辑的控制、单片机对通道的选择控制，实现磁场值的获取及转换；所述温度采集模块9，提供了一个温度采集函数接口，获取数据并且将温度采集函数转换为ASCLL码供IXD显示模块10显示，选用温度传感器输出端DS18B20芯片第2管脚DQ与单片机模块8AT89S52芯片P2.5 口连；所述IXD显示模块10，显示温度和三维磁场的值，选用ZX12864R液晶显示模块输出端与单片机模块8AT89S52芯片Pl 口连。以上检测系统的软件部分，均采用C51实现模块化编程。所述的三维金属磁记忆检测仪器的检测方法，其包括以下步骤:I)利用磁场获取及转换模块11三维磁场传感器芯片HMC1043，测得相应的磁场信号;2)将磁场信号通过信号调理模块5芯片AD620并进行差分放大；3)将三个通道的数据通过多路选择模块6差分多通道数字控制模拟开关芯片⑶4052实现3路通道的选择性导通；4)将处理后的信号送到AD转换模块7芯片AD7694将模拟信号转换为数字信号；5)为提高磁场检测精度，同时利用温度采集模块9温度传感器芯片DS18B20实现温度采样；6)将数字信号及温度信息送至单片机模块8芯片AT89S52，实现系统的处理，协调；7)把单片机综合处理后的信息，即三维磁场强度及温度信息显示于IXD显示模块10LCD芯片ZX12864R液晶显示屏；与现有技术相比，本技术专利有益效果如下:1、设计中所用HMC1043磁场传感器体积小，灵敏度高，适合在工业现场作检测仪器探头，且实现三维磁场的测量，对比现有技术更具意义。2、由于传感器分辨率对温度较敏感，需要对环境温度进行测量，用于数据处理过程中的温度补偿计算，以此提高磁场检测精度。附图说明图1检测仪整体电路图图2电压转换电路原理图图3置位/复位供电原理图图4置位/复位电路原理图图5信号调理电路原理图图6多路选择电路连接图图7AD转换电路连接图图8单片机硬件原理图图9温度采集原理图图10LCD显示原理图图11磁场获取函数流程图图12磁场转换函数流程图图13温度获取函数流程图图14检测仪整体硬件架构框图图中:1、锂电池供电模块，2电压转换模块；3传感器置位本文档来自技高网...

【技术保护点】
三维金属磁记忆检测仪器，其特征在于：硬件功能模块包括：锂电池供电模块（1）、电压转换模块（2）、传感器置位/复位供电模块（3）、传感器置位/复位控制模块（4）、信号调理模块（5）、多路选择模块（6）、AD转换模块（7）、单片机模块（8）、温度采集模块（9）、LCD显示模块（10）、磁场获取及转换模块（11）；具体连接为：?锂电池供电模块（1）通过电压转换模块（2）输入端，将14V电压转换5V后电压转换模块（2）的输出端为单片机模块（8)供电，将输出电压5V通过传感器置位/复位供电模块（3）将电压转化为20V，为传感器置位/复位控制模块（4）供电，其输出端与单片机模块（8）相连，结合单片机模块（8）控制，产生电流脉冲实现传感器的置位/复位功能，然后磁场获取及转换模块（11）测得的磁场信号，经过信号调理模块（5）处理，利用一个外部电阻设置增益，实现信号的放大调理，再经过多路选择模块（6）选择，将所测x、y、z三路信号分别送至AD转换模块（7），输出时钟端SCK，数据端SDO，使能端CNV分别与单片机模块（8）相连，读取AD转换模块（7）转换后的数据，并利用温度采集模块（9）采集温度数据，经过单片机模块（8）处理之后，在LCD显示模块（10）上显示出来，以实现三维磁场实时检测与显示;?所述锂电池供电模块（1），采用4片锂电池和锂电池保护芯片设计，其供电电压14.4?16.8V，电池的容量为7000mAH；?所述电压转换模块（2），将锂电池是系统的电源供应14.4?16.8V之间的电压，转换为5V供电，选用的LM2576稳压器第1管脚为输入端，第2管脚为输出端；?所述传感器置位/复位供电模块（3），将电压转换模块（2）的输出电压5V通过此模块转化为20V的电压，输出至传感器置位/复位控制模块(4)，选用的max662a芯片第5管脚为输入端，第6管脚为输出端；?所述传感器置位/复位控制模块（4），用于和单片机模块（8）配合，控制磁场获取及转换模块（11）的置位和复位；置位输出端SET?与单片机模块（8）AT89S52芯片P2.7口相连，复位输出端RESET与单片机模块（8）AT89S52芯片P2.6口相连，电流输入端与磁场获取及转换模块（11）HMC1043传感器第5管脚SR+端相连；?所述信号调理模块（5），所测金属表面的磁场信号为静态量，用调理电路进行差分放大，便于AD转换模块（7）进行模数转换，采用高精度仪表放大器AD620，X轴信号输入input+端与磁场获取及磁场转换模块（11）HMC1043传感器第3管脚OUT+X相连，输入input?与磁场获取及转换模块（11）HMC1043传感器第15管脚OUT?X相连，放大后信号输出端output与多路选择模块（6）CD4502芯片中iuput?1端相连；Y轴信号输入端分别与磁场获取及转换模块（11）HMC1043传感器第6管脚OUT+Y，第1管脚OUT?Y相连，输出端与多路选择模块（6）CD4502中input?2端相连；Z轴信号输入端与磁场获取及转换模块（11）HMC1043传感器第11管脚OUT+Z，第10管脚OUT?Z端相连，输出端与多路选择模块（6）CD4502中input?3端相连；?所述多路选择模块（6），用于选择传感器和AD转换模块（7）之间的通道，为实现3路通道的选择性导通，通道转换共用一个AD转换模块（7），以实现对三维磁场信号的转换和读取，输出端与AD转换模块（7）AD7694第2管脚input+相连；?所述AD转换模块（7），用于将调理之后的电压值转换为数字，选用Analog公司的16位数模转换器AD7694，输出时钟端SCK，数据端SDO，使能端CNV分别与单片机模块（8）AT89S52芯片P2.0，P2.1，P2.2口相连；?所述单片机模块（8），采用AT89S52，与传感器置位/复位控制模块（4），多路选择模块（6），AD转换模块（7），温度采集模块（9），LCD显示模块（10）相连；?所述磁场获取及转换模块（11），包含了AD数据转换、单片机对置位/复位逻辑的控制、单片机对通道的选择控制，实现磁场值的获取及转换；?所述温度采集模块（9），提供了一个温度采集函数接口，获取数据并且将温度采集函数转换为ASCLL码供LCD显示模块（10）显示，选用温度传感器输出端DS18B20芯片第2管脚DQ与单片机模块（8）AT89S52芯片P2.5口相连；?所述LCD显示模块（10），显示温度和三维磁场的值，选用ZX12864R液晶显示模块输出端与单片机模块（8）AT89S52芯片P1口相连。...

【技术特征摘要】
1.三维金属磁记忆检测仪器，其特征在于:硬件功能模块包括:锂电池供电模块(I)、电压转换模块(2)、传感器置位/复位供电模块(3)、传感器置位/复位控制模块(4)、信号调理模块(5)、多路选择模块(6)、AD转换模块(7)、单片机模块(8)、温度采集模块(9)、IXD显示模块(10)、磁场获取及转换模块(11);具体连接为: 锂电池供电模块(I)通过电压转换模块(2)输入端,将14V电压转换5V后电压转换模块(2)的输出端为单片机模块(8)供电，将输出电压5V通过传感器置位/复位供电模块(3)将电压转化为20V，为传感器 置位/复位控制模块(4)供电，其输出端与单片机模块(8)相连，结合单片机模块(8)控制，产生电流脉冲实现传感器的置位/复位功能，然后磁场获取及转换模块(11)测得的磁场信号，经过信号调理模块(5)处理，利用一个外部电阻设置增益，实现信号的放大调理，再经过多路选择模块(6)选择，将所测X、1、z三路信号分别送至AD转换模块(7)，输出时钟端SCK，数据端SDO，使能端CNV分别与单片机模块(8)相连，读取AD转换模块(7 )转换后的数据，并利用温度采集模块(9 )采集温度数据，经过单片机模块(8)处理之后，在IXD显示模块(10)上显示出来，以实现三维磁场实时检测与显示； 所述锂电池供电模块(1)，采用4片锂电池和锂电池保护芯片设计，其供电电压·14.4-16.8V,电池的容量为 7000mAH ； 所述电压转换模块(2)，将锂电池是系统的电源供应14.4-16.8V之间的电压，转换为5V供电,选用的LM2576稳压器第I管脚为输入端，第2管脚为输出端； 所述传感器置位/复位供电模块(3)，将电压转换模块(2)的输出电压5V通过此模块转化为20V的电压，输出至传感器置位/复位控制模块(4)，选用的max662a芯片第5管脚为输入端，第6管脚为输出端； 所述传感器置位/复位控制模块(4)，用于和单片机模块(8)配合，控制磁场获取及转换模块(11)的置位和复位；置位输出端SET与单片机模块(8)AT89S52芯片P2.7 口相连，复位输出端RESET与单片机模块(8) AT89S52芯片P2.6 口相连，电流输入端与磁场获取及转换模块(11) HMC1043传感器第5管脚SR+端相连； ...

【专利技术属性】
技术研发人员：胥永刚，谢志聪，陆明，孟志鹏，王克，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：实用新型
国别省市：