【正文】 的芯片 ,而是把 一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有 CPU 的專用處理器發(fā)展而來。為了得到固定電壓得輸出，就必須改變運(yùn)算放大器得放大倍數(shù)。高壓大電流集成運(yùn)算放 大器外部不需附加任何電路，即可輸出高電壓和大電流。在普通的運(yùn)算放大器中 ,輸出電壓的最大值一般僅幾十伏，輸出電流僅幾十毫安。 低功耗型運(yùn)算放大器，由于電子電路集成化的最大優(yōu)點(diǎn)是能使復(fù)雜電路小型輕便，所以隨著便攜式儀器應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，必須使用低電源電壓供電、低功率消耗的運(yùn)算放大器相適用。 高速型運(yùn)算放大器，在快速 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器、視頻放大器中，要求集成運(yùn)算放大器的轉(zhuǎn)換速率 SR 一定要高 ,單位增益帶寬 BWG 一定要足夠大，像通用型集成運(yùn)放是不能適合于高速應(yīng)用的場(chǎng)合的。 低溫漂型運(yùn)算放大器，在精密儀器、弱信號(hào)檢測(cè)等自動(dòng)控制儀表中，總是希望運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓要小且不隨溫度的變化而變化。實(shí)現(xiàn)這些指標(biāo)的主要措施是利用場(chǎng)效應(yīng)管高輸入阻抗的特點(diǎn)，用場(chǎng)效應(yīng)管組成運(yùn)算放大器的差分輸入級(jí)。這類器件中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)論文 第 10 頁 共 27 頁 的主要特點(diǎn)是價(jià)格低廉、產(chǎn)品量大面廣 ,其性能指標(biāo)能適合于一般性使用。按照集成運(yùn)算放大器的參數(shù)來分 ,集成運(yùn)算放大器可分為如下幾類。集成電路（ integrated circuit,IC）是采用一定的工藝，把電路中所需要的管子、電阻、電容等元器件及電路的連線都集成制作在一塊半導(dǎo)體基片上，再封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，成為具有所需功能的模塊。由于輸入信號(hào)（例如從天線或傳感器得到的信號(hào)）的能量過于微弱，不足以推動(dòng)負(fù)載（例如喇叭或批示儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)），因此需要在放大電路中加另外提供一個(gè)能源，由能量較小的輸入信號(hào)控制這個(gè)能源，使之輸出圈套的能量，然后推動(dòng)負(fù)載。 例如，從收音機(jī)天線接收到的信號(hào)，或者人傳感器得到的信號(hào)，有時(shí)只有微伏升毫伏數(shù)量級(jí)，必須經(jīng)過放大才能驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)出聲音，或者驅(qū)動(dòng)批示設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，便于進(jìn)行觀察、記錄和控制。放大電路的應(yīng)用十分廣泛，無論日常使用的收音機(jī)、擴(kuò)音器，或者精密的量測(cè)儀器和復(fù)雜的自動(dòng)控制系統(tǒng)等，其中通常都有各種各樣的放大電路。目前，在火力發(fā)電廠中大量應(yīng) BENTLY 公 3500 系統(tǒng)和 EPRO 公 MMS600 系統(tǒng)，其檢測(cè)原理相同，傳感器特性相近，只是在軟件功能上有所差異。電渦流傳感器、前置器和監(jiān)測(cè)卡組成一個(gè)完整的測(cè)量回路，監(jiān)測(cè)卡向前置器提供 24V 供電電源，并接收前置器輸出的檢測(cè)電壓（ 2～ 20V ）。 當(dāng)線圈有高頻電流通過時(shí)，線圈附近的金屬體就會(huì)產(chǎn)生渦流，渦流的磁場(chǎng)反作用在線圈上，可改變其電感。渦流效應(yīng)主要集中在被測(cè)體表面 ,如果由于加工過程中形成殘磁效應(yīng) ,以及淬火不均勻、硬度不均勻、金相組織不均勻、結(jié)晶結(jié)構(gòu)不均勻等都會(huì)影響傳感器特性， API670 標(biāo)準(zhǔn)推薦被測(cè)中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)論文 第 9 頁 共 27 頁 體表面殘磁不超過 微特斯拉。因此，當(dāng)被測(cè)體為鐵磁性材料時(shí)，由于其相對(duì)磁導(dǎo)率較高，在同樣的外界磁場(chǎng)激勵(lì)下，與真空和非磁性材料相比，鐵磁性材料中磁感應(yīng)強(qiáng)度的要大得多。對(duì)于鐵磁性材料，其磁性主要來源于原子最外層電子自旋耦合相互作用，使小區(qū)域內(nèi)電子磁矩自發(fā)地同向整齊排列起來，形成一個(gè)個(gè)磁性很強(qiáng)的磁疇區(qū)。由于各種磁矩的方向不盡相同，因而分子中的各磁矩疊加的結(jié)果使分子磁矩遠(yuǎn)小于電子的自旋磁矩，其磁化后的磁性很弱，為非磁性材料中的自旋排列圖。對(duì)于非磁性材料，其磁性的 來源于分子磁矩在外磁場(chǎng)中取向排列，磁性的大小不僅和外界磁場(chǎng)的強(qiáng)弱有關(guān)，還與分子磁矩的大小有關(guān)。因而，同磁性類的不同導(dǎo)體用同一傳感器測(cè)試時(shí)，傳感器輸出的特性基本相同；不同磁性類的導(dǎo)體則傳感器輸出特性差異較大。從磁性的角度考慮，電渦流傳感器的被測(cè)對(duì)象可分為三類：非磁體、軟磁體和硬磁體，常用的有非磁體和軟磁體。 被測(cè)表面磁效應(yīng)的影響 電渦流效應(yīng)主要集中在被測(cè)體的表面，如果由于加工過程中形成殘磁效應(yīng)，以及淬火不均勻、硬度不均 勻、金相組織不均勻、結(jié)晶結(jié)構(gòu)不均勻等都會(huì)影響傳感器的特性。被測(cè)對(duì)象的表面較粗糙，電渦流功率的損耗小。因此，被測(cè)對(duì)象的表面粗糙度對(duì)電渦流功率損耗有很大的影響。通常，當(dāng)被測(cè)體的表面為平面時(shí)，以正對(duì)探頭中心線的點(diǎn)為中心，被測(cè)表面直徑應(yīng)大于探頭頭部直徑的 倍以上；當(dāng)被測(cè)體為圓軸且探頭的中心線與軸心線正交時(shí)，一般要求被測(cè)軸直徑為探頭的頭部直徑的 3 倍以上，否則傳感器的靈敏度會(huì)下 降，被測(cè)體表面越小，靈敏度下降的越多。實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)圓柱體徑向測(cè)量，被測(cè)對(duì)象的直徑越小，磁損耗越大，傳感器靈敏度越高；被測(cè)對(duì)象的直徑越大，磁損耗越小，傳感器的靈敏度越低。當(dāng)被測(cè)對(duì)象是旋轉(zhuǎn)軸時(shí)，其特性不但與被測(cè)對(duì)象的物理參數(shù)有關(guān)，而且與被測(cè)對(duì)象的表面形狀有關(guān)。因此，檢測(cè)線圈的有效直徑是一個(gè)關(guān)系到渦流檢測(cè)精度和可靠性的重要技術(shù)參數(shù)，必須精確地求出。由于傳感器高靈敏度、寬線性范圍的要求，需要根據(jù)不同的被測(cè)對(duì)象合理地選擇線圈參 數(shù)。線圈軸向磁場(chǎng)強(qiáng)度 Bm 的變化將影響 Z、 Q、 L 的值。 探頭線圈參數(shù)的影響 探頭線圈的參數(shù)主要指線圈內(nèi)徑、外徑和厚度。 由線圈阻抗變化公式可知， 影響電渦流傳感器特性的因素較多，有電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀及與被測(cè)體之間的距離等。 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)論文 第 7 頁 共 27 頁 若使上述參數(shù)其中一個(gè)改變，其余不變，可構(gòu)成三種電渦流傳感器：測(cè)距式渦流傳感器、測(cè)厚式渦流傳感器和探傷式渦流傳感器。頻率越低，貫穿深度越厚。線圈自感 L 或阻抗ZL 的變化與距離該金屬板電阻率 ρ、磁導(dǎo)率 μ、激勵(lì)電流 i 及角頻率 ω 等有關(guān)，若只改變距離 δ 而保持其它的參數(shù)不變，則可將位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈自感變化，通過測(cè)量電路的轉(zhuǎn)換為電壓輸出。高頻 (1MHz)激勵(lì)電 流產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)作用于金屬板的表面，由于集膚效應(yīng)，在金屬板表面將形成渦電流。 按照電渦流在導(dǎo)體內(nèi)的貫穿情況，此傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩類，但從基本工作原理上來說仍是相似的。 電渦流傳感器原理系統(tǒng)框圖如下； 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)論文 第 6 頁 共 27 頁 圖 影響傳感器的因素 電渦流傳感器分為高頻反射式電渦流傳感器和低頻透射式電渦流傳感器。從轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)、軸承學(xué)理論上的分析，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，主要取決于核心 —轉(zhuǎn)軸，而電渦流傳感器能直接非接觸測(cè)量轉(zhuǎn)軸的狀態(tài)，對(duì)于轉(zhuǎn)子的不平衡、不對(duì)中、軸承磨損、軸裂紋及發(fā)生摩擦等機(jī)械問題的早期判定，可提供關(guān)鍵的信息。在所有的與機(jī)械狀態(tài)有關(guān)的故障征兆中，機(jī)械的振動(dòng)測(cè)量是最具權(quán)威性的，這是因?yàn)樗瑫r(shí)含有幅值、相位和頻率信息。在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械和往復(fù)式運(yùn)動(dòng)機(jī)械的狀態(tài)分析，振動(dòng)研究、分析測(cè)量中，對(duì)非接觸的高精度振動(dòng)、位移信號(hào)，能連續(xù)準(zhǔn)確地采集到轉(zhuǎn)子振動(dòng)狀態(tài)的多種參數(shù)。它是一種非接觸的線性化計(jì)量工具。再通過單片機(jī)的應(yīng)用與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理及顯示系統(tǒng)可完成測(cè)距。渦流測(cè)距系統(tǒng)由電渦流傳感器、信號(hào)放火電路、信號(hào)濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)數(shù)據(jù)采集電路、光電隔離電路、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理、結(jié)果顯示等部分組成。在旋轉(zhuǎn)機(jī)械和振動(dòng)研究的分析測(cè)量中，對(duì)非接觸高精度振動(dòng)信號(hào)、位移信號(hào)，能連續(xù)準(zhǔn)確地采集數(shù)據(jù)。電渦流傳感器能通過電路可將被測(cè)的金屬相對(duì)于傳感器探頭之闊距離的變化轉(zhuǎn)化為電壓或電流變化。電渦流傳感器能靜態(tài)和動(dòng)態(tài)地非接觸、高線性度、高分辨力地測(cè)景被測(cè)金屬導(dǎo)體距探頭表面的中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)論文 第 5 頁 共 27 頁 距離。 圖 電渦流傳感器原理是，通過電渦流效應(yīng)原理，準(zhǔn)確測(cè)量被測(cè)體 (必須是金屬導(dǎo)體 )與探頭端面相對(duì)的位置，其特點(diǎn)是長(zhǎng)期的工作可靠性好、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、非接觸測(cè)量、響應(yīng)速度快、不受油水等介質(zhì)的影響，常被用于對(duì)大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸位移、軸振動(dòng)和軸轉(zhuǎn)速等參數(shù)進(jìn)行長(zhǎng)期的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以分析出設(shè)備的工作狀況、故障原因，有效地對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)及預(yù)維修渦流傳感器是基于渦流效應(yīng)的新型傳感器。于此，通過前置器電子線路的處理，將線圈阻抗 Z 變化，即頭部體線圈與金屬導(dǎo)體的距離 D 變化轉(zhuǎn)化成電壓或電流的變化。則線圈特征阻抗可用 Z=F(τ, ξ, б, D, I, ω)函數(shù)來表示。當(dāng)被測(cè)金屬體靠近磁場(chǎng)時(shí)，則在金屬的表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，與此同時(shí)該電渦流場(chǎng)也產(chǎn)生一個(gè)方向與頭部線圈的方向相反的交變磁場(chǎng)，由于其反作用，使頭部線圈高頻電流幅度和相位得到改變（線圈的有效阻抗），這一變化與金屬體的磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、線圈幾何形狀、幾何尺寸、電流頻率以及頭部線圈到金屬導(dǎo)體表面距離等參數(shù)有關(guān)。電渦流傳感器最大特點(diǎn)是非接觸測(cè)量，這是它引起廣泛興趣的主要原因，其優(yōu)點(diǎn)是靈敏高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾 能力強(qiáng)、不受油污等介質(zhì)的影響。也即引起線圈等效阻抗發(fā)生的變化，線圈電感量也會(huì)發(fā)生變化，因此可用線圈阻抗變化來反映金屬導(dǎo)體中的電渦流效應(yīng)。而此電渦流也會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)阻礙外磁場(chǎng)變化。一塊金屬放置在一個(gè)扁平的線圈附近，相互并不接觸。 2 渦流傳感器 渦流傳感器原理 根據(jù)法拉第的電磁感應(yīng)原理，塊狀金屬的導(dǎo)體置于變化磁場(chǎng)中或在磁場(chǎng)中作切割磁力線的運(yùn)動(dòng)時(shí)（與金屬是否為塊狀無關(guān)，而且切割不變化的磁場(chǎng)時(shí)無渦流），導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈渦旋狀感應(yīng)電流，此電流叫電渦流，以上現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。渦流無損檢測(cè)采用的是電渦流傳感器，它主要特點(diǎn)是頻率響應(yīng)速度快、測(cè)量精度高、不受油液污染影響、受外界磁場(chǎng)干擾小等，渦流傳感器發(fā)展至今，類型已經(jīng)多種多樣，并在工業(yè)生 產(chǎn)中的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，尤其是在無損探傷領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種不可或缺的無損檢測(cè)手段。電渦流傳感器對(duì)通過電渦流線圈導(dǎo)電物體進(jìn)行警報(bào)，然后對(duì)棉花包進(jìn)行開包人工處理。而 X 光檢測(cè)成本太高，拆包檢測(cè)太費(fèi)時(shí)間。所以在處理之前 ， 應(yīng)該先進(jìn)行檢測(cè)，看看棉花包中是否混有金屬雜質(zhì) ， 從而避免危險(xiǎn)發(fā)生。 本課題研究的主要是棉花包中混有金屬雜質(zhì)，由于 待加工棉花包用開清棉機(jī)處理 ，開清棉機(jī)功能是把原棉開包 ， 使原棉恢復(fù)天然柔軟性和使纖維塊松解，并去除雜質(zhì) ,靠風(fēng)機(jī)和輸棉管道將纖維送到梳棉機(jī)去，從而制成棉條。從轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)、軸承學(xué)的論上的分析，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)