一種便攜式在線霍爾磁場連續(xù)測量儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種便攜式在線霍爾磁場連續(xù)測量儀，屬于測量設備。包括與待測鋼結構相連的磁化模塊，以及獲取信號的數據采集系統(tǒng)，數據采集系統(tǒng)連接數據控制系統(tǒng)，所述數據控制系統(tǒng)分別連接顯示模塊、鍵盤、數據傳輸接口和電源，同時對磁化模塊與數據采集系統(tǒng)進行控制。該測量儀為根據磁記憶效應而設計的多路磁場測量系統(tǒng)，通過高壓脈沖電流對鐵磁材料進行瞬間磁化，每一路采用X,Y,Z三個互相正交的霍爾傳感器對鐵磁材料表面的漏磁信號進行檢測及信號調理，ARM主控芯片對數據處理并在LCD上進行柱狀圖顯示。此測量儀可對被測部位準確定位，精確測量；可以進行多點同時檢測，大大提高了檢測效率；增加了無線數據傳輸接口，可實現數據實時傳輸。
【專利說明】
一種便攜式在線霍爾磁場連續(xù)測量儀
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種便攜式在線霍爾磁場連續(xù)測量儀，可以同時多個點磁感應強度的連續(xù)測量，特別適用于鋼結構探傷，屬于測量設備。
【背景技術】
[0002]隨著我國經濟的快速發(fā)展，以及近年來城鎮(zhèn)化步伐加快，鋼材等鐵磁材料廣泛應用于房屋建造、橋梁、機械、鐵路、石油管道、地鐵及一些重要的工程領域。使用鋼鐵材料建造的工程，其在服役期間不可避免的會受到不同程度的損傷，如果不能及時監(jiān)測并加以改變，其將會影響到整個鋼結構的應力均勻分布，進而有可能會導致坍塌等一系列事故的發(fā)生。如何能準確地檢測到各種鋼鐵材料在服役期間受力狀況對鋼鐵材料材性變化的影響，已成為如今成品鋼鐵材料及由這些鋼鐵材料組裝的各種鋼結構檢測與診斷中一個亟待解決的課題，尤其是人不易接觸到的地方更是迫切需要，具有重要的理論意義和應用價值。
[0003]脈沖漏磁檢測技術是具有一定占空比的矩形波，施加在探頭上的勵磁矩形波所產生的脈沖磁場對被測試件進行局部磁化，在被測試件中的不連續(xù)處有脈沖漏磁場“泄漏”，置于被測試件上的檢測傳感器上就會感應出隨時間變化的電壓即漏磁瞬態(tài)信號，由于脈沖信號包含很寬的頻譜，感應的電壓信號中就包含重要的有關缺陷位置、尺寸如深度等信息。
[0004]然而，手持高斯計只能讀出在某一位置的磁感應強度的示數，如果要測量比較狹窄，或人不易接觸位置的磁感應強度，則通過手持的方法會難以實現。

【發(fā)明內容】

[0005]本實用新型的目的在于提供一種便攜式在線霍爾磁場連續(xù)測量儀，以解決現有高斯計只能測量鋼結構表面單點的漏磁信號。
[0006]本實用新型的目的是通過下述技術方案實現的。
[0007]—種便攜式在線霍爾磁場連續(xù)測量儀，包括與待測鋼結構相連的磁化模塊，以及獲取信號的數據采集系統(tǒng)，數據采集系統(tǒng)連接數據控制系統(tǒng)，所述數據控制系統(tǒng)分別連接顯示模塊、鍵盤、數據傳輸接口和電源，同時對磁化模塊與數據采集系統(tǒng)進行控制。
[0008]優(yōu)選為，所述磁化模塊與高壓脈沖電源相連并受數據控制系統(tǒng)控制。
[0009]優(yōu)選為，所述數據采集系統(tǒng)包括三個互相正交的霍爾傳感器，各霍爾傳感器分別連接有模擬信號調理電路，各模擬信號調理電路連接至模擬多路切換器，模擬多路切換器依次連接采樣保持器和A/D轉換器，A/D轉換器分別連接邏輯控制電路和嵌入式控制器，邏輯控制電路分別連接采樣保持器和各模擬信號調理電路。
[0010]優(yōu)選為，所述電源模塊包括與鋰電池連接的濾波電路，以及與其并聯連接的兩個直流變壓芯片LM2940和ASMl 117，其中，直流變壓芯片LM2940上并聯有電解電容C27和電解電容C26后接地，直流變壓芯片LM2940正極輸出端接數據控制系統(tǒng);直流變壓芯片ASMl 117上并聯有電容Cll和可變電容C12、C10后接地，直流變壓芯片ASM1117輸出端并接有電阻RlO和二極管DO后接地;直流變壓芯片ASMl 117正極輸出端接采樣保持器、A/D轉換器和模擬多路切換器。
[0011]優(yōu)選為，所述濾波電路包括與直流變壓芯片ASM1117并聯的電解電容C26，以及與直流變壓芯片LM2940并聯的電容Cl I和可變電容Cl I。
[0012]優(yōu)選為，所述數據控制系統(tǒng)采用STM32F103R8T6的嵌入式控制器。
[0013]優(yōu)選為，所述數據傳輸接口預留有I2C、SPI及無線數據傳輸接口。
[0014]優(yōu)選為，所述顯示模塊采用IXD1602顯示器。
[0015]在選用上述技術方案后，本實用新型便攜式在線霍爾磁場連續(xù)測量儀不僅能測量鋼結構表面裂縫的漏磁信號強度，還可以測得裂縫較深處的漏磁信號強度以及可以對應力集中區(qū)損傷的預測，且每個測量回路都有X，Y，Z三個互相正交的傳感器測量漏磁強度，測量儀每測一次，就是對鋼結構進行連續(xù)一層檢測，經多次掃描，就可以完成對整個鋼結構的檢測，大大提高了工作效率。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚的說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖做簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來說，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為本實用新型的整體結構框圖。
[0018]圖2為本實用新型的數據采集系統(tǒng)結構框圖。
[0019]圖3為本實用新型的電源原理圖。
[0020]圖4為本實用新型的顯示與數據傳輸接口框圖。
【具體實施方式】
[0021]為使本實用新型實施例的目的、技術優(yōu)點和方案更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0022]如圖1所示，本實施例便攜式在線霍爾磁場連續(xù)測量儀，包括數據采集系統(tǒng)，數據控制系統(tǒng)，顯示與數據傳輸系統(tǒng)，以及電源模塊。其中，數據采集系統(tǒng)與待測鋼結構相連的磁化模塊相連，數據采集系統(tǒng)并將采集到的信息連接至數據控制系統(tǒng)，數據控制系統(tǒng)分別連接有顯示模塊、鍵盤、數據傳輸接口和電源，同時對磁化模塊與數據采集系統(tǒng)進行控制。
[0023]磁化模塊與高壓脈沖電源相連，對待測鋼結構進行磁化，并受數據控制系統(tǒng)控制。
[0024]如圖2所示，數據采集系統(tǒng)包括三個互相正交的霍爾傳感器，各霍爾傳感器分別連接有模擬信號調理電路，各模擬信號調理電路連接至模擬多路切換器，模擬多路切換器依次連接采樣保持器和A/D轉換器，A/D轉換器分別連接邏輯控制電路和嵌入式控制器，邏輯控制電路分別連接采樣保持器和各模擬信號調理電路。
[0025]其中，數據控制系統(tǒng)主要采用STM32F103R8T6的嵌入式控制器對數據進行處理和輸出，數據傳輸接口預留有I2C、SPI及無線數據傳輸接口。顯示模塊采用LCD1602液晶顯示屏。電源模塊主要是把可充電的鋰電池采用直流變壓芯片供整個系統(tǒng)各模塊使用。
[0026]如圖2所示為數據采集模塊結構框圖，由霍爾傳感器、模擬信號調理電路、12路模擬開關AD7506、采樣/保持器LF398、模數轉換器AD574等組成。微控制器STM32作為系統(tǒng)的控制器，管理整個采集系統(tǒng)。16路輸入信號范圍均為O?1V，由模擬開關AD7506將信號分時的接入到系統(tǒng)中。LF398對信號進行采樣保持，并將采樣保持的信號送入模數轉換器AD574中。AD574是12位的逐次式模數轉換器，轉換速率為25us，AD574的引腳2接5V，接成12位轉換形式，單極性輸入。
[0027]如圖3所示，電源模塊包括與鋰電池連接的濾波電路，以及與其并聯連接的兩個直流變壓芯片LM2940和ASM1117，其中，直流變壓芯片ASM1117上并聯有電解電容C27和電解電容C26后接地，直流變壓芯片ASMl 117正極輸出端接數據控制系統(tǒng);直流變壓芯片LM2940上并聯有電容Cll和電解電容C12、C10后接地，直流變壓芯片里面LM2940輸出端并接有電阻RlO和二極管DO后接地;直流變壓芯片LM2940正極輸出端接采樣保持器、A/D轉換器和模擬多路切換器。濾波電路包括與直流變壓芯片ASMl 117并聯的電解電容C26，以及與直流變壓芯片LM2940并聯的電容Cll和電解電容C11。
[0028]電源采用可充電的鋰電池，采用LM2940，ASM1117直流變壓芯片把7.8v變成+5v、+3.3v，其中傳感器與主控芯片STM32F103R8T6采用+3.3v供電，放大器AD620、LCD602、采用+5v供電。多路模擬開關AD7506、采樣/保持器LF398，模數轉換器AD574均采用+5V及供電。
[0029]如圖4所示，嵌入式控制器STM32F103R8T6將采集的四個點12路信號進行處理和分析。通過顯示接口連接的顯示器LCD1602，進行四個點漏磁信號實時顯示。同時該系統(tǒng)還擴展了 I2C，SPI及無線等數據傳輸接口，可以與上位機實現數據的實時傳輸。
[0030]本實用新型便攜式在線霍爾磁場連續(xù)測量儀不僅可以檢測鋼結構表面是否有缺陷，還能對鋼結構內部應力集中區(qū)損傷進行檢測和預測，并且可同時進行多點測量，提高了鋼結構損傷檢測的效率。該儀器還預留有數據傳輸接口，可以隨時與上位機連接進行雙向通信，對采集的漏磁信號進行儲存、處理與分析。
[0031]最后應說明的是:以上實施例僅說明本實用新型的技術方案，而非對其限制，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分特征進行等同替換:而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1.一種便攜式在線霍爾磁場連續(xù)測量儀，其特征在于:包括與待測鋼結構相連的磁化模塊，以及獲取信號的數據采集系統(tǒng)，數據采集系統(tǒng)連接數據控制系統(tǒng)，所述數據控制系統(tǒng)分別連接顯示模塊、鍵盤、數據傳輸接口和電源模塊； 所述數據采集系統(tǒng)包括三個互相正交的霍爾傳感器，各霍爾傳感器分別連接有模擬信號調理電路，各模擬信號調理電路連接至模擬多路切換器，模擬多路切換器依次連接采樣保持器和A/D轉換器，A/D轉換器分別連接邏輯控制電路和嵌入式控制器，邏輯控制電路分別連接采樣保持器和各模擬信號調理電路。2.根據權利要求1所述的便攜式在線霍爾磁場連續(xù)測量儀，其特征在于:所述磁化模塊與高壓脈沖電源相連。3.根據權利要求1所述的便攜式在線霍爾磁場連續(xù)測量儀，其特征在于:所述電源模塊包括與鋰電池連接的濾波電路，以及與濾波電路并聯連接的兩個直流變壓芯片LM2940和八311117，其中，直流變壓芯片1112940上并聯有電解電容027和電解電容026后接地，直流變壓芯片LM2940正極輸出端接數據控制系統(tǒng);直流變壓芯片ASM1117上并聯有電容Cll和可變電容C12、C10后接地，直流變壓芯片ASM1117輸出端并接有電阻RlO和二極管DO后接地;直流變壓芯片ASMl 117正極輸出端接采樣保持器、A/D轉換器和模擬多路切換器。4.根據權利要求3所述的便攜式在線霍爾磁場連續(xù)測量儀，其特征在于:所述濾波電路包括與直流變壓芯片ASMl 117并聯的電解電容C26，以及與直流變壓芯片LM2940并聯的電容Cll和可變電容C11。5.根據權利要求1所述的便攜式在線霍爾磁場連續(xù)測量儀，其特征在于:所述數據控制系統(tǒng)采用STM32F103R8T6嵌入式控制器。6.根據權利要求1所述的便攜式在線霍爾磁場連續(xù)測量儀，其特征在于:所述數據傳輸接口預留有I2C、SPI及無線數據傳輸接口。7.根據權利要求1所述的便攜式在線霍爾磁場連續(xù)測量儀，其特征在于:所述顯示模塊采用IXD1602顯示器。
【文檔編號】G01R33/07GK205643248SQ201620380627
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】陳登峰, 薛啟啟, 吳永江, 張金濤, 肖海燕
【申請人】西安建筑科技大學