[发明专利]基于巨磁阻传感器和智能算法的多层厚度涡流检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于巨磁阻传感器和智能算法的多层厚度涡流检测装置。

背景技术

在石油、化工、冶金、造船、PCB生产、航空、航天等领域，需要对各种板材和各种加工零件进行测量，或者对生产设备中各种管道和压力容器进行监测，测量多层导电材料的厚度，或者检测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度。因此，厚度的检测具有极为广阔的应用市场。常用的厚度检测手段主要有超声波测厚、射线测厚、磁性测厚、激光测厚和涡流测厚等方法。超声波测厚的方法受到材料表面粗糙度、耦合剂及温度等因素的影响，一般价格昂贵，测量精度也不高。射线(X射线和β射线等)测厚的方法其装置复杂而昂贵，测量范围较小。因有放射源，使用者必须遵守射线防护规范。磁性测厚的方法一般适用于磁性基体上非磁性镀层的测量。激光测厚的方法易受表面粗糙度及反光强弱的影响，其静态测量精度一般较低。

采用涡流测量厚度是基于电磁感应的原理。交流信号在检测线圈中产生电磁场，检测线圈靠近导体时，就在其中形成涡流。对于涂层的厚度测量而言，检测线圈离导电基体越近，涡流就越大，其振幅和相位是导体与检测线圈之间非导电覆盖层厚度的函数。在测量导体材料的厚度时，涡流信号是导体厚度的函数。通过测量检测线圈输出信号的大小，并将这一信号进行转换处理，即可得到被测涂层的厚度值或者导体材料的厚度。

涡流检测能够无损地测量金属材料的厚度，或者磁性金属基体，如钢、铁、合金和硬磁性钢等材料上非磁性覆盖层(如锌、铝、铬、铜、橡胶、油漆等)的厚度，具有测量范围宽、反应快和精度高等特点。但是，常规的涡流检测仪采用普通线圈作为检测的传感器，它能够解决一些单层厚度的测量以及表层和亚表层缺陷检测等问题，却难以应用于多层材料的厚度或深层缺陷的检测，其主要原因是线圈式传感器对于多层材料的厚度或深层缺陷的敏感性和空间分辨率不够高。采用基于巨磁阻传感器的涡流检测装置，则可以很好地解决多层材料的厚度或深层缺陷的检测问题。

发明内容

本发明提供了一种基于巨磁阻传感器和智能算法的高灵敏度的多层厚度涡流检测装置。

基于巨磁阻传感器和智能算法的多层厚度涡流检测装置中的单片机系统分别与计算机、液晶显示器、键盘和程控放大器连接，单片机系统与信号发生器、功率放大器、激励线圈依次连接，检测线圈与检波电路和程控放大器依次连接。

所述的信号发生器电路为：AD9833芯片的第1脚通过第四电容接电源VDD，AD9833的第2脚接电源VDD，并通过第一电容接地，AD9833的第3脚通过并联的第二电容和第三电容接地，AD9833的第4脚和第9脚接地，AD9833的第5脚接有源晶振，AD9833的第6脚、第7脚和第8脚通过驱动芯片7407分别接单片机的SCLK、SDA和I/O端，AD9833的第10脚通过第一电阻和第五电容接地，第一电阻另一端通过第二电阻和第六电容接地，激励信号由第二电阻的另一端输出。

所述的程控放大器电路为：LMP8100芯片的第1脚、第9脚和第14脚悬空不接，LMP8100的第2脚、第7脚、第10脚和第11脚接地，LMP8100的第3脚、第4脚和第5脚分别接单片机的I/O1、I/O3和I/O2端，LMP8100的第6脚接下一级放大器，LMP8100第8脚接+5V电源，并通过并联的第一电容和第二电容接地，LMP8100的第12脚接检波电路的输出信号，LMP8100的第13脚通过第一电阻和第三电容接地，第一电阻的另一端通过第二电阻和第四电容接地，放大信号由第二电阻的另一端输出。所述的激励线圈和检测线圈都绕制在巨磁阻芯片和磁钢上。

本发明由于巨磁阻的检测线圈直接测量涡流信号的大小，受激励频率的影响不大，在低频下也有极高的灵敏度，与霍尔、磁通量闸门等磁场传感器相比，巨磁阻传感器具有体积小、成本低、测量范围宽、温度稳定性好、信噪比高、功耗低等优点。

附图说明

图1是基于巨磁阻传感器和智能算法的多层厚度涡流检测装置的原理框图；

图2是本发明的信号发生原理图；

图3是本发明的程控放大原理图；

图4是本发明的单片机系统的主程序流程图；

图5是本发明的单片机系统采集数据的中断服务程序流程图；

图6是本发明的单片机系统与计算机通信的中断服务程序流程图；

图7是本发明的计算机系统软件程序流程图。

具体实施方式