【正文】 最后感謝四年里陪伴我的同學(xué)、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(dú)，謝謝他們。 大大增強(qiáng)了我們的 動(dòng)手能力。 我還要感謝在二次暑假期間給我們免費(fèi)培訓(xùn)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 。正是 有了 老師 們 的無私幫助與熱忱鼓勵(lì)，我的畢業(yè)論文才 得以 順利完成 。 他們 為人隨和熱情，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心。如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復(fù)雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點(diǎn)成就感。 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(diǎn)。 用阻抗分析的方法檢測(cè)鋼板的狀態(tài)， 分析影響阻抗變化的幾個(gè)主要參數(shù)如工件的電導(dǎo)率 ? 、提離效應(yīng)、磁導(dǎo)率、試驗(yàn)頻率、工件厚度。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(hào)或把有用信號(hào)分離出來 。 而 線圈的阻抗 WLXL? ，所以 Lef fL LSNfX ?? 22? （ ） 其中有效磁導(dǎo)率)()(201 kajJjka kajJeff ?? ??? ， a 為線圈的半徑。 S — 為線圈的橫切面積。 eff? — 有效磁導(dǎo)率。線性度越好說明線圈越好。所以 檢測(cè)速度比較低。 檢測(cè)速度 在保證要求檢出標(biāo)準(zhǔn)缺陷不漏檢和沒有誤碼率檢的情況下，檢驗(yàn)的最高速度就是檢測(cè)速度。 xjzz eHH ???210 ??? （ ） 令 ??x ,而且使 12 ??????，可求得 ? 的值為 ???? ??? f12 ?? （ ） 這時(shí)有 )1(0 jzz eHH ??? ，表明在半無限平面導(dǎo)體內(nèi) ??x 處，磁場(chǎng)強(qiáng)度的幅值均降至表面上對(duì)應(yīng)值的 1/e倍，即 %。在本文的第二章中論述了鋼板中的電磁場(chǎng) 。 13KEZU AD ??? （ ） 只要知道 1K、E、Z? 就可以知道檢測(cè)線圈的靈敏度。 設(shè)電橋的四臂阻抗分別為 1Z 、 2Z 、 3Z 和 4Z ，其中 3Z 為檢測(cè)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)。 靈敏度 檢測(cè)線圈能檢出的缺陷越小，說明它靈敏度越高。如圖 所湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 18 示就是 ?? 為常數(shù) oU 的波形。知道相位的變化量?? 就可以知 道鋼板的質(zhì)量情況。 )c o s ()c o s (21 ??? ???????? wtAUwtAUAAU mms () 把上式化簡(jiǎn)得 )]c os ()22[c os ()(21 2 ??? ?????? wtAUUms () 湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 17 圖 1A 與 2A 相乘后的信號(hào) 式 ()的信號(hào)就是兩信號(hào)相乘的表達(dá)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(hào))22co s( ?? ???wt 濾掉 ,可以通過一個(gè)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（ ）。 1A 與 2A 的波形圖如圖 所示。 湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 16 圖 U1 與 U2 的波形圖 圖 放大后的信號(hào) A1 與 A2 再把 1u 與 2u 這兩個(gè)信號(hào)通過放大器把信號(hào)加以放大。 正常情況下信號(hào)只移相 ? ,如果有質(zhì)量問題則信號(hào)移相 ?? ?? 。 激勵(lì)信號(hào)的波形如圖 所示?？?的方框圖如下。 湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 15 第五章 結(jié)論 可行性分析 現(xiàn)以理論的知識(shí)來分析傳感器的可行性。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(shí)，在某一狀態(tài)下諧振，而另一狀態(tài)可能會(huì)失諧，以致橋路的靈敏度發(fā)生較大的變化。表明要提高橋路的 靈敏度，需要采用對(duì)稱電橋。設(shè) 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(shí)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(shí)， K 有最大值。 線圈阻抗變化率的大小對(duì)電橋電路的靈敏度也有很大的影響，為了在檢測(cè)中增大檢測(cè)線圈阻抗的相對(duì)變化，就要求檢測(cè)線圈具有較高的靈敏度及抗干擾能力。 C D間輸出電壓為 )(4223111 ZZ ZZZ ZEU CD ???? （ ） 若 電橋平衡，則 CDU =0；這時(shí)，如果被檢工件的性能發(fā)生變化或有缺陷，將改變檢線圈的阻抗，即使 3Z 變?yōu)?33 ZZ ?? ，那么輸出電壓為 )(42233111 ZZ ZZZZ ZEU CD ??????? （ ） 輸出電壓為 ]))(([ 33131 311 ZZZZZ ZZEUUU CDCDCD ???? ?????? （ ） 考慮到 33 ZZ ??? ，式（ ）可近似為 23133311231311)1()( ZZZZZZEZZ ZZEU CD??????? （ ） 設(shè) 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)，則可以得 湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 14 13KEZU AD ??? （ ） 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(lì)電源電壓有關(guān) 。 Z1 Z2Z3 Z4激勵(lì)信號(hào)電壓表AC DB 圖 電橋電路 一般可通過四臂電橋來分析電橋檢出電路的靈敏度。當(dāng)ACU ? ADU 時(shí)，電橋不平衡， C 、 D 之間有電壓存在，電壓表有讀數(shù)。 圖 所示為普通電橋電路。在使用時(shí)差動(dòng)電路既可以采用它比較式，也可以采用自比較優(yōu)式，差動(dòng)電路的靈敏度主要取決于檢測(cè)線圈性能的好壞，因此，對(duì)于用差動(dòng)式工件的檢測(cè)線圈，一般都有比較高的性能指標(biāo)和工藝要求。當(dāng)工件中沒有缺陷時(shí)，反向連接的激勵(lì)線圈在工件中感應(yīng)的磁場(chǎng)互相抵消，因而在測(cè)量線圈中不會(huì)有感應(yīng)電壓產(chǎn)生（或者說產(chǎn)生的感應(yīng)電壓正 好平衡抵消）。一旦工件中出現(xiàn)缺陷， 測(cè)量線圈中的感應(yīng)電壓便發(fā)生變化，有信號(hào)輸出。電差式由一個(gè)激勵(lì)線圈和兩個(gè)測(cè)量線圈組成，激勵(lì)線圈在工件中感生渦流。 差動(dòng)電路一般用在渦流探傷儀中，采用的信號(hào)處理方式有電差式和磁差式兩種。為了解決這一問題，需要進(jìn)一步改進(jìn)檢測(cè)線圈的輸出信號(hào)，即采用某種電路，在檢測(cè)線圈輸出信號(hào)時(shí)，讓固定分量 U 在電路中自動(dòng)平衡抵消，僅僅保留并輸出電壓變化量 U? ，這樣，就能滿足放大器動(dòng)態(tài)范圍的要求，不失真地把 U? 放大到所需要的程度。如果同時(shí)把 U? 和 U 一起加入放大器的輸入端，由于 U? 和 U 相差很大。在實(shí)際檢測(cè)中，由待測(cè)因素決定的檢測(cè)線圈感應(yīng)電壓的變化量 U? 與線圈的感應(yīng)電壓 U 相比要小得多，為 32 10~10 ?? 數(shù)量級(jí)。 表 概述絕對(duì)式探頭和差動(dòng)式探頭的特點(diǎn)。當(dāng)相鄰線圈下面的渦流分布發(fā)生變化時(shí)，差動(dòng)式 探頭 能產(chǎn)生一個(gè)不平衡的缺陷信號(hào)。兩個(gè)線圈設(shè)置在電橋相鄰橋臂上，如果探頭僅有一個(gè)檢測(cè)線圈和一個(gè)參考線圈 ，那它就是絕對(duì)式探 頭，如果探頭的兩個(gè)線圈同時(shí)對(duì)所要探傷的材料進(jìn)行檢測(cè)，則屬差動(dòng)探頭。 渦流檢測(cè)線圈也可接成各種 電 橋形式。采用同一檢測(cè)試件的不同部分 作為比較標(biāo)湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 11 準(zhǔn)， 稱為自比較式。由于這兩個(gè)線圈接成差動(dòng)形式，當(dāng)被檢試件質(zhì)量不同于標(biāo)準(zhǔn)試件（如存在裂紋）時(shí)，檢測(cè)線圈就有信號(hào)輸出，因而實(shí)現(xiàn)對(duì)試件的檢測(cè)目的。 （ 2） 標(biāo)準(zhǔn)比較式，是典型的差動(dòng)式渦流檢測(cè)，采用兩個(gè)檢測(cè)線圈反向連接成為差動(dòng)形式。若 有輸出，則依據(jù)檢測(cè)目的不同，分別判斷 引起線圈阻抗變化的原因是裂紋還是其 他因素。差動(dòng)式按試件的放置形式不同又有標(biāo)準(zhǔn)比較式和自比較式兩種。 按線圈繞制方式分類 按線圈繞制方式分類可分為絕對(duì)式、標(biāo)準(zhǔn)比較式和自比較式三種。這 種線圈體積小，線圈內(nèi)部一般帶有磁芯，因此具有磁場(chǎng)聚焦的性質(zhì) 、靈敏度高。 （ 2） 內(nèi)通過式線圈 內(nèi)通過式線圈，在對(duì)管件進(jìn)行檢驗(yàn)中，有時(shí)必須把探頭放入管子的內(nèi)部，這種插入試件內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)的探索頭稱為內(nèi)通過式探頭，也叫內(nèi)穿式線圈 ，它適用于冷凝器管道的在役檢測(cè)。它能檢測(cè)管材、棒材、線材等，可以從線圈內(nèi)部通過的導(dǎo)電試件。 按檢測(cè)線圈和工件的相對(duì)位置分類 湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 10 按檢測(cè)線圈和工件的相對(duì)位置分類可分為外穿過式線圈、內(nèi)穿式線圈和放置式線圈三類。 變壓器式線圈，輸出的是線圈上的感應(yīng)電壓信號(hào)，一般由兩組線圈構(gòu)成，一個(gè)專用于產(chǎn)生交變磁場(chǎng)的激勵(lì)線圈，另一個(gè)用于拾取渦流信號(hào)的線圈，雙叫互感式線圈。渦流傳感器種類繁多，常見的分類方法有以下幾種： 按檢測(cè)線圈輸出信號(hào)的不同分類 可分為參量式和變壓器式兩種。 功能：渦