专利名称：焊缝裂纹检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无损检测仪器，属于工业产品焊缝裂紋检测仪器领域， 尤其是指一种通过检测漏磁来探测焊缝裂紋的检测仪器。
技术背景
根据力学、材料学原理，焊接处的部位最容易产生应力集中和疲劳裂紋等 因素，恰恰这些因素最容易导致材料的破坏，而产生安全问题。因此，需要对 焊接处部位进行检测。传统焊缝检测采用超声检测方法，但由于超声检测工业 复杂，需要受过专业的无损检测培训的人员才能操作，这大大地影响我国工业 产品在焊接处的质量控制。并且超声波检测仪器体积大，携带不便，某些场合 无法使用，且检测速度慢。 发明内容
为解决上述问题，本实用新型采用漏磁检测原理，它解决了传统采用超声 的检测工艺复杂的局限性又便于携带。且本实用新型采用智能控制系统，具有 高的灵敏度和精确度，提高^r测效率，同时又可大大降低检测成本。
为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案
一种焊缝裂欲4全测4义，由充磁机和4全测系统组成。
充f兹才几采用公知一支术。
检测系统由信号发生器、驱动电路、矩阵传感器模块、信号处理模块、A/D 转换模块、测距电路、微处理器、人机对话模块、电源管理模块、通讯模块及
曰历模块组成。其中，
a. 信号发生器，产生测试信号并将信号输入驱动电路。
b. 驱动电路，将测试信号输入矩阵传感器模块，驱动传感器工作，并，与充磁
机连接，驱动其工作。 C.矩阵传感器模块，由若干高灵敏度霍尔元件构成。
d. 信号处理模块，包括滤波电路、多路开关电路、差分放大电路、检波放大电
路、增益调整电^^,更主要的，还包含平衡电路。其中
I.滤波电路，分别与各个传感器连接，滤除传感器信号中的杂波信号，并将
信号输入多路开关电路。 n.多路开关电路，与滤波电路连接，接收传感信号并切换输出传感信号，并
将信号输入差动放大电路。
ni.差动放大电路，与多路开关电路连接，放大其初级的传感信号，并输入 检波放大电路。
IV.检波放大电路，与差动放大电路连接，检波并再次放大信号，
并将信号输入增益调整电路。
V. 增益调整电路，与检波放大电路连接，调整增益，并将电路输入A/D转 换模块。
VI. 平衡电路，与差动放大电路连接，把调整信号反馈回差动放大电路。
e. A/D转换模块，与信号处理模块连接，接收处理完的信号经过A/D转换后输 入微处理器。
f.微处理器，由一个16位单片机及必要外围元件组成；微处理器外接人 机对话模块、通讯模块及日历模块；并连接电源管理模块，对其提供稳定工作 电源；且，微处理器内嵌软件操作系统。
g.人机对话模块，主要由键盘、LCD显示、报警、LED指示组成。 更进一步的，本实用新型所述的微处理器连接有可以存储检测数据的存储 模块，或者微处理器内置有可以存储检测数据的存储^t块。
更进一步的，本实用新型所述的通讯才莫块至少由RS232 4矣口电^各和USB 4妄 口电路组成，也可以包含其他无线通讯才莫块。
更进一步的，本实用新型所述的微处理器内嵌的软件操作系统为LINUX操 作系统。并，微处理器内嵌的软件操作系统包含非等幅报警设置部分，由用户 设置上下报警阈值。且，微处理器内嵌的软件操作系统包含查询模块，并可查 询存储带日期时间的检测数据。
更进一步的，本实用新型所述的矩阵传感器模块放置于带导轮的机构内， 导轮可以沿着被测物体表面滚动，以保证该检测仪的提离距离。矩阵传感器模 块的霍尔元件为4个，其中2个水平排布，2个垂直排布。
更进一步的，本实用新型所述的电源管理模块由锂电池和A/D转换模块组成。
由于本使用新型采用如上技术方案，故本实用新型有以下优点 本实用新型采用先进的数字电子技术、漏磁技术和微处理机技术于一体，
各式滤波器和电压模式的选择相当广泛，能实时有效地检测金属材料缺陷、焊
缝裂紋等。
本实用新型采用的内嵌式软件为一页式菜单能显示所有的设置和菜单选 项， 一次实用性4艮强、操作简便。
本实用新型内置高性能可充电锂电池，电池可连续工作12个小时以上。所 以对现场工程师来说，无论是爬楼梯，挤入狭窄入口，还是高空作业操作，它 都是理想之选。
本实用新型采用大屏幕高分辨率彩色LCD显示，因此可以在任何照明条件 下都能够清晰可视。
本实用新型采用的内嵌式软件，可以根据需要的检测任务，由专业人员预
先设定仪器的增益等工艺参数。在实测时，操作随时调入相应的检测工艺参数、 即可进行检测。操作人员无需长时间的特别培训，即能上岗开展工作。
本实用新型采用的可靠的信号处理才莫块。它能抑制在賴:;险测中由工件材质 不勻、沉积物、污垢和晃动等导致的干扰信号，去伪存真，提高对裂紋信号的 评价精度。
且本实用新型由于采用了全数字化设计，因此能够在仪器内建立标准测试
程序，方便用户在现场检测时调用。 附图i兌明
图l.本实用新型的模块连接关系图； 图2.本实用新型的驱动电路的电路图； 图3.本实用新型的差动放大电路的电路图； 图4.本实用新型的检波放大电路的电路图； 图5.本实用新型的增益调整电路的电路图； 图6.本实用新型的嵌入式软件的流程图。
具体实施方式

现结合附图对本实用新型进一步说明。
如

图1所示，本实用新型由充磁机和检测系统组成。其中，充磁机采用公 知技术。此不再赘述。检测系统由信号发生器、驱动电路、矩阵传感器模块、 信号处理模块、A/D转换模块、测距电路、微处理器、人机对话模块、电源管理 模块、通讯模块及日历模块组成。其中，
a. 信号发生器，产生测试信号并将信号输入驱动电路。
b. 如图2所示，驱动电路采用芯片SN74HC74D及其相应的外围电子元件构 成，将测试信号输入矩阵传感器模块，并驱动传感器工作，并，与充i兹机连接，
驱动其工作。
C.矩阵传感器模块，由若干高灵敏度霍尔元件构成。 更进一步的，上述的矩阵传感器模块放置于带导轮的机构内，导轮可以沿着被 测物体表面滚动，以保证该检测仪的提离距离。矩阵传感器模块的霍尔元件为4
个，其中2个水平排布，2个垂直排布。这样的矩阵排布，可以测试空间的^f兹场
分布，使测试的结果更准确，更快。
d.信号处理模块，由滤波电路、多路开关电路、差分放大电路、检波放大 电路、增益调整电路，更主要的，还包含平衡电路。其中
I. 滤波电路，分别与各个传感器连接，滤除传感器^f言号中的杂波信号，并 将信号输入多路开关电路。滤波电路采用RC滤波电路。
II. 多路开关电路，与滤波电路连接，接收传感信号并切换输出传感信号， 并将信号输入差动放大电路。最佳实施例采用由芯片LTC2254ID构成的多路开
关电路，当然也可以采用任何其他形式的多路开关电路。
III. 如图3所示，差动放大电路，与多路开关电路连接，放大其初级的传 感信号，并输入检波放大电路。最佳实施例采用LF356M放大器构成的电路，可 以调节其增益。
IV. 如图4所示，检波放大电路，与差动放大电路连接，检波并再次放大 信号，并将信号输入增益调整电路。放大器可以采用和差动放大电路一样的放 大器，但此电路无需调节其增益。
V. 如图5所示，增益调整电路，与检波放大电路连接，调整增益，并将 电路输入A/D转换模块。最佳实施例采用一 12位MDAC芯片MAX532ACWE组成一 个增益调整电路，微处理器输出其调整信号。
VI. 平衡电路，与差动放大电路连接，把调整信号反馈回差动放大电路。
最佳实施例采用的微处理器自带平衡电路，可以直接输出调整信号至差动放大 电路。
e. A/D转换模块，与信号处理模块连接，接收处理完的信号经过A/D转换 后输入微处理器。
f. 微处理器，由一个16位单片机及必要外围元件组成；微处理器外接人 机对话模块、通讯模块及日历模块；并接电源管理模块，对其提供稳定工作电 源；并，微处理器内嵌软件操作系统。
更进一步的，上述的微处理器连接有可以存储检测数据的存储模块，或者微处 理器内置有可以存储检测数据的存储模块。并结合其内嵌的软件系统，用户可 以根据需要查询已存储的带有日期的数据，方便用户操作管理。
g. 人机对话模块，主要由键盘、LCD显示、报警、LED指示组成。 更进一步的，最佳实施例中，键盘按键和键盘接口电路是由芯片ZLG7290-S024 构成的；LCD和LCD显示接口电路是由芯片CD4051BM和孩t处理器端口构成的； 报警电路是由三极管驱动蜂鸣器的电路。这些电路均为简单的公用电路，在此 不详细"i兑明。
本实用新型所述的通讯模块至少由RS232接口电路和USB接口电路组成， 也可以包含蓝牙、红外、Zigbee等无线通讯模块。可以通过RS232接口或者USB 接口接入计算机的串口或者USB接口，实现数据管理、备除等操作。
本实用新型所述的微处理器内嵌的软件操作系统为LINUX操作系统。并， 微处理器内嵌的软件操作系统包含非等幅报警设置部分，由用户设置上下报警 阈值。
本实用新型所述的电源管理模块由锂电池和A/D转换模块组成。锂电池可 以很好的充放电，且体积小寿命长，且通过A/D转换模块接入微处理器，可以
对电池情况进行监控。
如图6所示，微处理器内嵌的软件流程如下
开机时，软件先进行初始化，对各参数初始化和导入；完成后，对探头参 数进行设置，并对信号发生器控制；然后进入平衡步骤，输出为差分放大电路 的调整信号；完全后，再利用A/D釆样测试信号；进入^:据处理步骤；数据处 理完后根据不同设置和情况分别进行报警、显示或者存储。
权利要求1.一种焊缝裂纹检测仪，由充磁机和检测系统组成，其特征在于:检测系统由信号发生器、驱动电路、矩阵传感器模块、信号处理模块、A/D转换模块、测距电路、微处理器、人机对话模块、电源管理模块、通讯模块及日历模块组成；并且，a. 信号发生器，产生测试信号并将信号输入驱动电路；b. 驱动电路，将测试信号输入矩阵传感器模块，并驱动传感器工作，并，与充磁机连接，驱动其工作；c. 矩阵传感器模块，由若干高灵敏度霍尔元件构成；d. 信号处理模块，由滤波电路、多路开关电路、差分放大电路、检波放大电路、增益调整电路，更主要的，还包含平衡电路；其中，I. 滤波电路，分别与各个传感器连接，滤除传感器信号中的杂波信号，并将信号输入多路开关电路；II. 多路开关电路，与滤波电路连接，接收传感信号并对切换输出传感信号，并将信号输入差动放大电路；III. 差动放大电路，与多路开关电路连接，放大其初级的传感信号，并输入检波放大电路；IV. 检波放大电路，与差动放大电路连接，检波并再次放大信号，并将信号输入增益调整电路；V. 增益调整电路，与检波放大电路连接，调整增益，并将电路输入A/D转换模块；VI. 平衡电路，与差动放大电路连接，把调整信号反馈回差动放大电路；e. A/D转换模块，与信号处理模块连接，接收处理完的信号经过A/D转换后输入微处理器；f. 微处理器，由一个16位单片机及必要外围元件组成；微处理器外接人机对话模块、通讯模块及日历模块；并接电源管理模块，对其提供稳定工作电源；且，微处理器内嵌软件操作系统；g. 人机对话模块，主要由键盘、LCD显示、报警、LED指示组成。
2. 如权利要求1所述的一种焊缝裂紋检测仪，其特征在于微处理器连接有可 以存储检测数据的存储模块。
3. 如权利要求1所述的一种焊缝裂紋检测仪，其特征在于微处理器内置有可 以存储检测数据的存储模块。
4. 如权利要求1所述的一种焊缝裂紋检测仪，其特征在于通讯模块，至少由 RS232接口电路和USB接口电路组成。
5. 如权利要求1所述的一种焊缝裂紋检测仪，其特征在于微处理器内嵌的软 件操作系统为LI而X操作系统。
6. 如权利要求1所述的一种焊缝裂紋检测仪，其特征在于微处理器内嵌的软 件操作系统包含非等幅报警设置部分，由用户设置上下报警阈值。
7. 如权利要求1所述的一种坪缝裂紋检测仪，其特征在于微处理器内嵌的软 件操作系统包含查询模块，并可查询存储带日期时间的检测数据。
8. 如权利要求1所述的一种焊缝裂紋检测仪，其特征在于矩阵传感器模块放 置于带导轮的机构内。
9. 如权利要求1或8所述的一种焊缝裂紋检测仪，其特征在于矩阵传感器模 块的霍尔元件为4个，其中2个水平排布，2个垂直排布。
10. 如权利要求1所述的一种焊缝裂紋检测仪，其特征在于电源管理模块由 锂电池和A/D转换模块组成。
专利摘要本实用新型一种焊缝裂纹检测仪，属于工业产品焊缝裂纹检测仪器领域，该焊缝裂纹检测仪，由充磁机和检测系统组成；其中检测系统由信号发生器、驱动电路、矩阵传感器模块、信号处理模块、A/D转换模块、测距电路、微处理器、人机对话模块、电源管理模块、通讯模块及日历模块组成。它解决了传统采用超声的检测工艺复杂的局限性且便于携带。本实用新型采用智能控制系统，具有高的灵敏度和精确度，提高检测效率，同时又可大大降低检测成本。
文档编号G01N27/82GK201199239SQ20082010208
公开日2009年2月25日 申请日期2008年4月22日 优先权日2008年4月22日
发明者陈金贵 申请人:陈金贵