专利名称：一种不锈钢管内氧化物检测电路装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种不锈钢管内氧化物检测电路装置，更具体的说，涉及一种用 于不锈钢管内沉积氧化物检测的电路装置。
背景技术：
不锈钢过热器与回热器管在高温气流条件下工作时，钢管的内孔容易被氧化，由 于磁氧化物的膨胀系数与氧化物的含量密切相关，贴近管的氧化物含铁量较多，而内层的 氧化物含铬较多，当温度在90°C -150°C时，外层的氧化物就会从内层脱落下来，在重力的 作用下，外层氧化物的脱落和内层氧化物的沉积导致过热器堵塞。在ZL 200710121994. 2中描述了一种磁性无损检测的方法及相应的检测装置，该 检测方法中，从非磁性的奥氏体不锈钢外部施加稳定的强磁场，将管内强磁性的氧化物磁 化，从管道外部利用磁场敏感元件检测氧化物产生的杂散磁场信号，可判断管道内是否存 在氧化物。但是该检测装置的检测信号很容易达到饱和，存在如下不足1、在其描述中，采用了信号传感器和参考传感器产生信号电压和参考电压。该传 感器由于处在强稳恒磁场，输出电压很容易达到饱和。2、使用该装置要达到差分放大器输出为零，消除背景信号，必须使得差分运放两 端的输入为零，也就是要调整两个传感器输出电压大小一致。在实际安装传感器时，要做到 这点，相当困难。3、差分运放的放大倍数不可调，导致测量精度低，测量范围小。 发明内容为了克服现有的奥氏体不锈钢氧化物检测技术存在的缺陷，本实用新型提供一种 不锈钢管内氧化物检测电路装置，通过外部微处理器设置运算放大器的参考电压，消除了 背景噪声，提高微弱信号提取能力和信噪比，扩大了信号动态范围，并极大的方便了安装调
试ο本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种不锈钢管内氧化物检测电路装置，它包括磁场强度传感器、DA转换器、差分运 算放大器、AD转换器、微处理器、可编程电阻，传感器的输出端与差分运算放大器的正输入 端连接，差分运算放大器输出端与AD转换器输入端相连接，AD转换器的输出端与微处理器 输入端连接，微处理器的输出端分别与可编程电阻、DA转换器相连接，可编程电阻与差分运 算放大器相连，DA转换器的输出端与差分运算放大器的负输入端连接，传感器检测到的氧 化物磁场强度信号经差分运算放大器放大后再经AD转换器转换后，由微处理器读取氧化 物磁场电压，并根据测量到的氧化物磁场电压，计算、设置电压参考值，通过DA转换器输出 参考电压，将参考电压施加于差分运算放大器的输入端，微处理器控制可编程电阻来调节 差分运算放大器的放大倍数。所述差分运算放大器的参考电压根据无氧化物时的运算放大器输出电压经反馈计算，逐次调整，直至差分运算放大器输出电压为零。所述传感器采用通用磁场强度传感器，输出类型为模拟电压。所述差分运算放大器是仪器仪表运算放大器。所述微处理器内自有AD转换器和DA转换器。由于采用了上述的技术方案，本实用新型完全解决了难以测量微弱磁化信号的问 题，提高了微弱信号的信噪比。同时由于差分参考电压可任意设置，因此大大降低了磁场强 度传感器安装位置和安装一致性的要求。采用本实用新型一种不锈钢管内氧化物检测电路 装置的好处主要表现在氧化物信号检测信噪比高、灵敏度高、调试测量简单，传感器位置 安装方便灵活，无复杂的工艺要求。

图1是本实用新型一种不锈钢管内氧化物检测电路装置示意图。
具体实施方式
图1是本实用新型的系统结构原理图，本实用新型提供一种不锈钢管内氧化物检 测电路装置。该电路装置结构如图1所示，它包括磁场强度传感器1、DA转换器2、AD转换 器4、差分运算放大器3、可编程电阻7、微处理器5及控制软件6。传感器1的输出端与差 分运算放大器3的正输入端连接，差分运算放大器3输出端与AD转换器4输入端相连接， AD转换器4的输出端与微处理器输入端连接，微处理器的输出端分别与可编程电阻7、DA转 换器2相连接，可编程电阻7与差分运算放大器3相连，DA转换器2的输出端与差分运算 放大器3的负输入端连接。传感器1用于检测被磁化氧化物的磁场强度，传感器1可以采用通用磁场强度传 感器，输出类型为模拟电压。差分运算放大器3用于放大微弱的磁场强度，差分运算放大器 3可以是普通运算放大器，也可以是仪器仪表运算放大器。微处理器5用于完成磁场强度信 号的测量、运放参考电压计算及系统控制。运算放大器的参考电压的设置值根据无氧化物 时的运算放大器输出电压经反馈计算，逐次调整，直至运算放大器输出为零，微处理器5可 以是8位、16位、32位单片机或嵌入式处理器，也可以使用片内有AD转换器和DA转换器的 微处理器。AD转换4和DA转换2，可以是独立的转换器，也可以采用微处理器片内自带单 元。可编程电阻7用于调节运算放大器3的放大倍数，可编程电阻7，可以是通用数字电阻 器、可编程电阻等。传感器1检测到的氧化物磁场强度信号经差分运算放大器3放大后再经AD转换 器4转换后，由微处理器5读取氧化物磁场电压，并根据测量到的磁场电压，计算、设置电压 参考值，通过DA转换器2输出参考电压Vref，将参考电压Vref施加于差分运算放大器3的 输入端，从而消除背景电压，提高氧化物磁场信号的信噪比和灵敏度。微处理器5控制可编 程电阻7来调节差分运算放大器3放大倍数。当差分电压等于零时，运算放大器3的输出电压也为零，经AD转换器4转换后，由 微处理器5接收，并由控制软件6计算处理并保存结果。当被测不锈钢管内没有氧化物时， 传感器1只能接收到用于磁化氧化物的磁场强度，此时该磁场强度信号Vin大小由传感器 1的位置决定，会产生不同的电压信号Vin。输入运算放大器3的差分信号自然也不会等于零，从而导致输入运算放大器3在高增益下很快饱和。微处理器5接收到该饱和的大信号 后，经控制软件6比较运算后，修改参考电压，经DA转换器输入到差分运算放大器3，减小输 入运算放大器3的差分电压信号，从此重复调整参考电压，直至输入运算放大器3输出电压 趋向于零，记录该参考电压值，称为Vref，作为背景参考电压。此时由磁场强度传感器1输 出Vin的电压等于微处理器5输出的参考电压Vref。V+ = VinV_ = VrefVo = A (V+-VJ = A (Vin-Vref) = O (Α 为放大倍数)当被测的不锈钢管内有氧化物时，传感器1即接收到原来用于磁化氧化物的磁场 强度Vin，也接收到被磁化氧化物产生的磁场强度Vs，此时该磁场强度电压信号(Vin+Vs) 相比原来的磁场强度信号Vin，将会有微弱的电压信号变化Vs，该弱电压信号Vs经差分运 算放大器3差分放大后输出Vos，经AD转化器4转化，由微处理器5接收，从而根据电压Vos 大小，可决定不锈钢管内钢管内氧化物的阻塞程度。V+ = Vin+VsV_ = VrefVos = A (V+-VJ = A(Vin+Vs-Vref) = AVs (A 为放大倍数)当被磁化氧化物产生的磁场强度Vs较大时，可以通过可编程电阻7，减小差分运 算放大器3的放大倍数。当被磁化氧化物产生的磁场强度Vs较弱时，可以通过可编程电阻 7，提高差分运算放大器3的放大倍数。由于差分运算放大器3的参考电压可任意设置，从 而降低的传感器1输出电压的要求，弱化了传感器1安装位置的要求。本实用新型电路装置，引入可编程参考电压和运放可编程增益，可将微弱检测信 号正确的放大到合适的大小，极大的提高了估测不锈钢管内氧化物的堵塞程度的准确性。
权利要求一种不锈钢管内氧化物检测电路装置，其特征在于它包括磁场强度传感器(1)、DA转换器(2)、差分运算放大器(3)、AD转换器(4)、微处理器(5)、可编程电阻(7)，传感器(1)的输出端与差分运算放大器(3)的正输入端连接，差分运算放大器(3)输出端与AD转换器(4)输入端相连接，AD转换器(4)的输出端与微处理器输入端连接，微处理器的输出端分别与可编程电阻(7)、DA转换器(2)相连接，可编程电阻(7)与差分运算放大器(3)相连，DA转换器(2)的输出端与差分运算放大器(3)的负输入端连接，传感器(1)检测到的氧化物磁场强度信号经差分运算放大器(3)放大后再经AD转换器(4)转换后，由微处理器读取氧化物磁场电压，并根据测量到的氧化物磁场电压，计算、设置电压参考值，通过DA转换器(2)输出参考电压(Vref)，将参考电压(Vref)施加于差分运算放大器(3)的输入端，微处理器控制可编程电阻(7)来调节差分运算放大器(3)的放大倍数。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢管内氧化物检测电路装置，其特征在于所述差 分运算放大器(3)的参考电压(Vref)根据无氧化物时的运算放大器输出电压经反馈计算， 逐次调整，直至差分运算放大器(3)输出电压为零。
3.根据权利要求1或2所述的一种不锈钢管内氧化物检测电路装置，其特征在于所 述传感器(1)采用通用磁场强度传感器，输出类型为模拟电压。
4.根据权利要求1或2所述的一种不锈钢管内氧化物检测电路装置，其特征在于所 述差分运算放大器(3)是仪器仪表运算放大器。
5.根据权利要求1或2所述的一种不锈钢管内氧化物检测电路装置，其特征在于所 述微处理器(5)内自有AD转换器(4)和DA转换器⑵。
专利摘要本实用新型涉及一种不锈钢管内氧化物检测电路装置，它包括磁场强度传感器、DA转换器、差分运算放大器、AD转换器、微处理器、可编程电阻，传感器的输出端与差分运算放大器的正输入端连接，差分运算放大器输出端与AD转换器输入端相连接，AD转换器的输出端与微处理器输入端连接，微处理器的输出端分别与可编程电阻、DA转换器相连接，可编程电阻与差分运算放大器相连，DA转换器的输出端与差分运算放大器的负输入端连接。本实用新型完全解决了难以测量微弱磁化信号的问题，提高了微弱信号的信噪比。同时由于差分参考电压可任意设置，因此大大降低了磁场强度传感器安装位置和安装一致性的要求。
文档编号G01N27/85GK201707319SQ20102016515
公开日2011年1月12日 申请日期2010年4月20日 优先权日2010年4月20日
发明者成德宝, 陈建超 申请人:杭州健能环境科技有限公司