專利名稱：：一種渦流電導率測量方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種渦流檢測技術，是一種通過調頻的方式，采用計算機控制，實現(xiàn)自動連續(xù)測量樣品電導率的方法。
背景技術：
：渦流檢測適用于導電材料，處于交變磁場中的導體，內部會感生出交變的渦流，渦流又產生感生電磁場。感生電磁場的大小取決于外加磁場、導體電磁性能、導體幾何尺寸及磁場和導體間的耦合。通過檢測線圈，提取感生電磁場的變化信息，可以測量出導體本身的變化。阻抗分析法是目前渦流檢測中應用最廣泛的一種方法，它是以分析檢測線圈阻抗模和相位的變化為基礎，通過當量比較，鑒別樣品與標塊間的差別。這種方法的最大缺點是電路復雜，測量結果影響因素多，參數(shù)容易漂移，需要經常進行校準，不能實現(xiàn)對電導率自動連續(xù)地測量。頻率補償法是不同于阻抗分析法的一種渦流檢測方法。其原理是，當樣品的電導率改變時，檢測線圈的感生電動勢將發(fā)生變化，這時調整激勵信號的頻率對感生電動勢進行補償，通過測量補償頻率的大小得出樣品性質的變化。頻率補償式渦流電導率測量具有電路簡單，參數(shù)少，數(shù)據(jù)處理容易等優(yōu)點，很方便對樣品電導率進行自動連續(xù)測量。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種渦流電導率測量方法。3本發(fā)明提供一種渦流電導率測量方法，采用計算機控制測量，測量元件包括信號發(fā)生器l、檢測電路2、交流頻率變送器3、交流電壓變送器4、數(shù)據(jù)采集卡5，具體控制過程為通過信號發(fā)生器產生的激勵信號，采用交流頻率變送器3和數(shù)據(jù)采集卡5將檢測電路的f、U。、UR、Uz傳輸至計算機中，通過軟件計算得出檢測線圈的感生電動勢S。，并實時監(jiān)測；當樣品的電導率發(fā)生變化時，線圈的感生電動勢隨即發(fā)生變化，通過計算機控制并改變激勵信號的頻率，將線圈的感生電動勢調整回變化前的數(shù)值，并根據(jù)信號頻率的改變量，計算出電導率的變化。本發(fā)明提供的渦流電導率測量方法，信號發(fā)生器1為可外部控制恒流源，檢測電路2為檢測線圈與參比電阻的串聯(lián)電路。交流頻率變送器對檢測電路的頻率進行變換，交流電壓變送器將檢測電路中的電壓變換成采集卡輸入電壓范圍，數(shù)據(jù)采集卡將模擬信號轉換成數(shù)字信號并向計算機中傳輸數(shù)據(jù)，計算機對數(shù)據(jù)進行分析、處理、存儲和顯示并控制信號發(fā)生器的頻率。本發(fā)明的原理如下通過改變激勵信號的頻率，補償由樣品的電導率變化所導致的檢測線圈的感生電動勢的變化，并根據(jù)信號頻率的改變量即補償頻率計算出電導率的變化，具體為1、測量的等效電路見圖2，其中測量電流為I。，R為參比電阻，r為檢測線圈的阻性部分，L為檢測線圈的感性部分。檢測線圈的感生電動勢為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>2、感生電動勢與激勵磁場和樣品性質間的關系根據(jù)圖3，有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>3、根據(jù)補償?shù)念l率計算變化后的電導率根據(jù)式(2)，外徑為b,壁厚為t,內徑為c，電導率為q，相對磁導率為/Zr的管材，被放入半徑為a，長度為"的檢測線圈中時，在頻率為f的信號激勵下，產生感生電動勢的模為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>整理得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>當樣品管材電導率發(fā)生變化時，調整激勵信號的頻率補償這一變化，即<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>由于使用的是恒流源，因此/，=.10"0當<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>即<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>時，有:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>、5l(25)在頻率調整過程中，測量U。、UR、Uz，并計算感生電動勢s。，當調:的頻率值正好使，等于，時，關系式/<71=/2^成立，由此計算出變化后的管材電導率^=,。/2本發(fā)明提供的渦流電導率測量方法具有電路簡單，參數(shù)少，數(shù)據(jù)處理容易等優(yōu)點，可以很方便對樣品電導率進行自動連續(xù)測量。圖l測量裝置圖，其中包括信號發(fā)生器l、檢測電路2、交流頻率變送器3、交流電壓變送器4、數(shù)據(jù)采集卡5和計算機6。圖2檢測電路等效電路圖圖3檢測線圈與樣品管材位置圖具體實施例方式1、測量裝置按照圖1所示的原理圖搭建測量電路，其中信號發(fā)生器使用型號為EGC3233全數(shù)字函數(shù)信號發(fā)生器，頻率范圍為0.1Hz3MHz，最小頻率分辨力為0.01Hz;頻率變送器的型號是BPLG-R4aD13;交流電壓變送器的型號是BDYD-J4aD24;數(shù)據(jù)采集卡為SC601快速并口型高速A-D采集器；計算機的型號是DELLoptiplex755;控制程序由Visual0++語言編制；電阻使用標準的碳膜電阻；檢測線圈采用直徑為0.35mm的漆包線繞制(漆包線的電導率為43.5MS/m)，線圈長度30mm，直徑42.35mm，線圈總匪數(shù)85匝。2、樣品制備選用時效態(tài)7475A1管材作為樣品，尺寸為4)40mmX2.5mmX400mm。對管材的外表面進行拋磨，去除外表面缺陷，并使表面粗糙度達到Ra0.8。然后將管材橫向切斷，分別編號為1#和2#，并將2#樣品管進行退火處理，退火制度是415。C，保溫l小時，爐冷。3、用標準儀器測量樣品的電導率為了驗證理論分析的正確性，首先用標準儀器對1#、2#樣品管材的電導率進行測量，測量方法滿足GB/T12966-1991標準規(guī)定，測量使用的儀器是由DeHuaMaterialsTestingCo.，Ltd生產的AS3000DL渦流式電導率測量儀，觀懂的誤差為士0，/。IACS。每個樣品沿周向測量6個點，舍去最大值和最小值后，取其余數(shù)據(jù)的算術平均值作為該樣品的電導率值。1#樣品的電導率為40.0%IACS，2弁樣品的電導率為46.3%IACS4、測量結果根據(jù)/^「/2^關系，用不同頻率的激勵信號檢測1弁和2#樣品管，計算檢測線圈的感生電動勢，以及^和^的相對偏差。表l為試驗結果，共進行六組試驗，由于q/q-1.16,各組的測試頻率滿足///2=1.16。從試驗數(shù)據(jù)可以看出，當測試頻率和參比電阻選擇合適時，%和,的相對偏差在1%以下。//2注-相對偏差是指的是，和，之差與它們的算術平均值之比測量結果與理論預測完全相符，證明用頻率補償法測量電導率是完全可行的。表i在滿足；>1=/2<72關系下，^//的相對偏差<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權利要求1、一種渦流電導率測量方法，其特征在于采用計算機控制測量，測量元件包括信號發(fā)生器(1)、檢測電路(2)、交流頻率變送器(3)、交流電壓變送器(4)、數(shù)據(jù)采集卡(5)，具體控制過程為通過信號發(fā)生器產生的激勵信號，采用交流頻率變送器(3)、交流電壓變送器(4)和數(shù)據(jù)采集卡(5)將檢測電路的f、U0、UR、UZ傳輸至計算機中，通過軟件計算得出檢測線圈的感生電動勢ε0，并實時監(jiān)測；當樣品的電導率發(fā)生變化時，線圈的感生電動勢隨即發(fā)生變化，通過計算機控制并改變激勵信號的頻率，將線圈的感生電動勢調整回變化前的數(shù)值，并根據(jù)信號頻率的改變量，計算出電導率的變化。2、按照權利要求1所述的渦流電導率測量方法，其特征在于信號發(fā)生器(1)為可外部控制的恒流源。3、按照權利要求1或2所述的渦流電導率測量方法，其特征在于檢測電路(2)為檢測線圈與參比電阻的串聯(lián)電路。全文摘要一種渦流電導率測量方法，采用計算機控制測量，測量元件包括信號發(fā)生器1、檢測電路2、交流頻率變送器3、交流電壓變送器4、數(shù)據(jù)采集卡5，具體控制過程為通過信號發(fā)生器產生的激勵信號，采用交流頻率變送器3和數(shù)據(jù)采集卡5將檢測電路的f、U<sub>0</sub>、U<sub>R</sub>、U<sub>Z</sub>傳輸至計算機中，通過軟件計算得出檢測線圈的感生電動勢ε<sub>0</sub>，并實時監(jiān)測；當樣品的電導率發(fā)生變化時，線圈的感生電動勢隨即發(fā)生變化，通過計算機控制并改變激勵信號的頻率，將線圈的感生電動勢調整回變化前的數(shù)值，并根據(jù)信號頻率的改變量，計算出電導率的變化。本發(fā)明提供的渦流電導率測量方法具有電路簡單，參數(shù)少，數(shù)據(jù)處理容易等優(yōu)點，可以很方便對樣品電導率進行自動連續(xù)測量。文檔編號G01R27/02GK101561466SQ20081001108公開日2009年10月21日申請日期2008年4月18日優(yōu)先權日2008年4月18日發(fā)明者劉振偉,蔡桂喜,黃文克申請人:中國科學院金屬研究所