【正文】 相對變化，就要求檢測線圈具有較高的靈敏度及抗干擾能力。 分析橋臂系數(shù)對靈敏度的影響。設 jnmaeZZA j ???? ?31 （ ） 則 22 )1()1( jnm jnmkeAAK j ?? ????? ? （ ） 22222 c o s21)1()1()1( aaanm ajnm jnmjnm jnmk ???????? ???? ?? ? （ ） 式中： m — A 的實部 ； n — A 的虛部 ； 34ZZa? — A 的幅值 ； ? — A 的相位角 ； 由上式可以看出，要提高橋路的靈敏度，可增加 k 的值，而 k 取決于 a 和 ? ，可見 a =1和 ??180? 時， K 有最大值。而 11234 ??? ZZZZa ，即 ZZ ?1 、 43 ZZ ? 。表明要提高橋路的 靈敏度，需要采用對稱電橋。 從理論上講，若輔助橋臂采用與檢測線圈阻抗發(fā)生電 壓諧振的電容元件， k 可獲得最大值，橋路的靈敏度最高。但是，由于 3Z 是包含試件反作用在內(nèi)的線圈等效阻抗，調(diào)整時，在某一狀態(tài)下諧振，而另一狀態(tài)可能會失諧，以致橋路的靈敏度發(fā)生較大的變化。所以，在實際應用中，為了在一定的檢測范圍內(nèi)獲取較高的靈敏度，一般并不選擇諧振，而讓電橋電路處于稍失諧的工作狀態(tài)。 湖南涉外經(jīng)濟學院 本科生畢業(yè)設計 （ 論文 ） 15 第五章 結論 可行性分析 現(xiàn)以理論的知識來分析傳感器的可行性。 把檢測線圈做成電橋 電路 ，用檢相的方法分析信號來 判斷鋼板的質量?？?的方框圖如下。 L1 L2R RAC放大器乘法器 低通濾波器放大器u1u2A1A2Us Uo 圖 實驗分析總方框圖 設激勵信號是一正弦信號 )cos(wtUu acAC ? 。 激勵信號的波形如圖 所示。 圖 激勵信號的波形圖 L1 與 L2 是傳感器線圈， 如 L1 下的鋼板有質量問題，根據(jù)論文中的分析則 L1 的阻抗會發(fā)生變化。 正常情況下信號只移相 ? ,如果有質量問題則信號移相 ?? ?? 。 設 兩個傳感器接 近鋼板 時， L1 下的 鋼板有 質量問 題，則 )c o s (1 ?? ???? wtUu m 、)co s(2 ??? wtUu m ， 1u 與 2u 波形如圖 所示。 湖南涉外經(jīng)濟學院 本科生畢業(yè)設計 （ 論文 ） 16 圖 U1 與 U2 的波形圖 圖 放大后的信號 A1 與 A2 再把 1u 與 2u 這兩個信號通過放大器把信號加以放大。放大器輸出信號)c o s (1 ?? ???? wtAUA m 、 )c o s (2 ??? wtAUA m ，信號只是幅度變大了，頻率和相位都沒有變化。 1A 與 2A 的波形圖如圖 所示。 把 1A 與 2A 兩路通過放大的信號相乘 得到 sU 信號， sU 的波形圖如圖 。 )c o s ()c o s (21 ??? ???????? wtAUwtAUAAU mms () 把上式化簡得 )]c os ()22[c os ()(21 2 ??? ?????? wtAUUms () 湖南涉外經(jīng)濟學院 本科生畢業(yè)設計 （ 論文 ） 17 圖 1A 與 2A 相乘后的信號 式 ()的信號就是兩信號相乘的表達式，我們要想知道相位的變化量 ?? 就只要保留上式的第二部 分 )cos(?? 就可以了 ， 我們要想只保留第二部分 就 要把 2 倍頻的信號)22co s( ?? ???wt 濾掉 ,可以通過一個截止頻率為 w 的低通濾波器就可以把)22c o s ( ?? ???wt 濾除掉，就得到式（ ）。 )c os ()(21][ 2 ???? mso AUUL P FU () 圖 Uo 的波形圖 式 ()中只有一個變量，通過 ADC可以算出相位的變化量 ?? 。知道相位的變化量?? 就可以知 道鋼板的質量情況。如果 ?? 是一個常數(shù) oU 就是一直流信號。如圖 所湖南涉外經(jīng)濟學院 本科生畢業(yè)設計 （ 論文 ） 18 示就是 ?? 為常數(shù) oU 的波形。 檢測線圈性能的評價 用于不同目的渦流檢測線圈有不同的評價標準 ，下面用鋼板無損檢測線圈的性能評價來加以說明，檢測線圈性能評價大致內(nèi)容為以下幾個指標。 靈敏度 檢測線圈能檢出的缺陷越小，說明它靈敏度越高。我用的是電橋電路檢測鋼板 ，所以電橋的靈敏度就是檢測 傳感器的靈敏度。 設電橋的四臂阻抗分別為 1Z 、 2Z 、 3Z 和 4Z ，其中 3Z 為檢測線圈的等效阻抗， 333 / ZZZ ??? 為線圈阻抗變化率， 31 /ZZA? 為橋臂比，2)1( AAK ??為橋臂系數(shù)。電橋電 路的靈敏度與線圈阻抗變化率 3Z? 、橋臂系數(shù) K 及激勵電源電壓有關。 13KEZU AD ??? （ ） 只要知道 1K、E、Z? 就可以知道檢測線圈的靈敏度。 穿透能力 穿透能力是指檢測線圈對試件內(nèi)部缺陷檢測的能力，能檢測的缺陷在試件內(nèi)部的位置越深，說明檢測線圈的穿透能力越大。在本文的第二章中論述了鋼板中的電磁場 。在這章中說到電場強度在鋼板中的分布情況。 xjzz eHH ???210 ??? （ ） 令 ??x ,而且使 12 ??????，可求得 ? 的值為 ???? ??? f12 ?? （ ） 這時有 )1(0 jzz eHH ??? ，表明在半無限平面導體內(nèi) ??x 處，磁場強度的幅值均降至表面上對應值的 1/e倍，即 %。 ? 稱為平面電磁場的滲透深度。 檢測速度 在保證要求檢出標準缺陷不漏檢和沒有誤碼率檢的情況下，檢驗的最高速度就是檢測速度。這個傳感器的檢測速度比較慢，因為線圈的直徑比較小，而每次只能檢測和線圈直徑差不多一樣大的鋼板。所以 檢測速度比較低。 湖南涉外經(jīng)濟學院 本科生畢業(yè)設計 （ 論文 ） 19 線性度 線性度是指檢測線圈對深度不同的缺陷的檢測，阻抗的大小與缺陷 深度之間的關系是不是成比例關系。線性度越好說明線圈越好。 線圈的電感量 LeffL SNL ?2? （ ） N — 為線圈的匝數(shù)。 eff? — 有效磁導率。 L — 為電感量。 S — 為線圈的橫切面積。 L — 為線圈的長度。 而 線圈的阻抗 WLXL? ，所以 Lef fL LSNfX ?? 22? （ ） 其中有效磁導率)()(201 kajJjka kajJeff ?? ??? ， a 為線圈的半徑。 傳感器 設計 總結 鋼板無損檢測傳感器的作用是把 鋼板的質量狀態(tài)情況轉變?yōu)殡娦盘?。然而?傳感器受其它因素影響，必須 抑 制一些我們不需要的信號或把有用信號分離出來 。 本論文分析了電磁場在鋼板的分布情況 ，了解在交流信號的激勵下磁場的分布情況。 用阻抗分析的方法檢測鋼板的狀態(tài)， 分析影響阻抗變化的幾個主要參數(shù)如工件的電導率 ? 、提離效應、磁導率、試驗頻率、工件厚度。為后面的信號處理提供理論基礎。 最后提出幾種渦流傳感器，用電橋電路做渦流傳感器，它具有 抗干擾能力 、 靈敏度高 和便于處理等 特點。 湖南涉外經(jīng)濟學院 本科生畢業(yè)設計 （ 論文 ） 20 參 考 文 獻 [1] 任吉林 ,林俊明 .電磁無損檢測 [M].北京 :科學出版社 ,2021:64220. [2] 林俊明 ,林發(fā)炳 .相控陣渦流傳感器的研 制及其應用 [J]. 無損檢測 ,2021:2534. [3] 郁有文 ,常健 ,程繼紅 .傳感器原理及工程應用 [M].西安 :西安電子科技大學出版社 ,2021:6283. [4] 譚小川 ,劉麗川 ,柳明 . 渦流新技術在油罐底板腐蝕檢測中的應用 [J]. 無損檢測 ,2021:4562. [5] 邵澤波 .無損檢測技術 [M].北京 :化學工業(yè)出版 社 ,2021:140198. [6] 周樂 ,張志文 .無損檢測及其新技術 [J]. 重慶工學院學報 ,2021:2134. [7] 謝處方 ,饒克謹 .電磁場與電磁場 [M].北京 :高等教 育出版社 ,2021:183. [8] 張俊哲 .無損檢測技術及應用 [M].北京 :科學出版社 ,1993:2698. [9] 胡天明 .表面無損檢測 [M].北京 :水利水電出版社 ,1991:1151. [10] 康華光 .電子技術基礎 [M].北京 :高等教育出版社 ,2021:2351. 湖南涉外經(jīng)濟學院 本科生畢業(yè)設計 （ 論文 ） 21 致 謝 從論文選題到搜集資料，從 提綱的完成 到 正文的 反復修改 。如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點成就感。 我要感謝我的導師 廖亦凡 老師。 他們 為人隨和熱情，治學嚴謹細心。從選題、定題 、撰寫提 綱 ，到論文的反復修改、潤色 直至定稿 ， 廖亦凡 老師始終認真負責地給予我深刻而細致地指導。正是 有了 老師 們 的無私幫助與熱忱鼓勵，我的畢業(yè)論文才 得以 順利完成 。 我 要感謝我的班主任 劉興旺 老師 與龍曉敏老師 以及在大學四年中給我們授課的所有老師們，是他們讓我學到了很多很多知識，讓我看到了世界的精彩，讓我學會了做人做事。 我還要感謝在二次暑假期間給我們免費培訓的五位專業(yè)老師，李晉老師、廖亦凡老師、高金定老師、候玉寶老師、黃科老師 。在大一和大三暑假期間給我們教授專業(yè)知識親自指導我們把所學的專業(yè)知識運用到時實踐中。 大大增強了我們的 動手能力。也為我在專業(yè)學習中指明的方向。 最后感謝四年里陪伴我的同學、朋友們，有了他們我的人生才豐富，有了他們我在奮斗的路上才不孤獨，謝謝他們。