專利名稱：鐵磁材料幾何形變的測量方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及鐵磁材料幾何形狀變化的檢測，屬測量儀器領域。
目前在工業生產各種鋼、鐵線材的生產過程中，需要測量線材的直徑是否超出公差范圍，所以要對線材的直徑進行在線測量。又如鋼絲繩在使用過程中最好在現場及時檢測鋼絲繩的斷裂情況。但是目前還沒有簡單而有效的在線測量方法。
本發明的目的是提供一種對鐵磁材料的幾何形變在線測量方法和裝置。
本發明的目的是這樣實現的以鐵磁材料的被測件作為鐵芯，放在一作為傳感器的線圈內，在線圈上加一恒頻、恒幅交變電壓，然后測量線圈中通過的電流值。測量時使被測工件通過線圈，如果線圈中電流有變化，即反映了線圈阻抗的變化，也即反映作為鐵芯的鐵磁被測工件體積的變化，線圈中電流變化的大小，與被測工件體積變化的大小成正比。將測得的線圈中的電流信號經過調零、差額放大、轉換成絕對值，并與設定的閾值比較，即可發出報警信號或在顯示器上顯示。
其具體過程如圖1。通過對傳感器施加一個頻率、幅度一定的交變電壓而為其提供了一個穩定的工作點。用峰值檢測電路獲得傳感器輸出電流波形(也是正弦波)的峰值信息，并用調零電路將其保存下來。當鐵芯的體積發生變化時，這個峰值信號也隨之變化，將它與保存的信息作比較，就可得出一個與鐵芯體積變化量有關的差值電壓信號。由差額放大電路放大這個差額電壓，再驅動表頭，就可反映出所測材料的幾何形變。由于這一差額電壓有正有負(對應于鐵芯變粗或者變細)，所以須經過絕對值電路將其轉換為單極性的電壓信號，再與預先確定的閾值作比較，就可知道材料的形變是否已經超標，并決定報警電路是否動作。
說明附圖如下圖1為本發明測量裝置測量流程圖。
圖2為本發明測量裝置電路原理圖。
結合
實施例如下如前所述的鐵磁材料幾何形變的測量方法可由下述測量裝置來實現本測量裝置由傳感器、信號處理系統二部分組成。傳感器為一線圈，被測鐵磁材料工件作為鐵芯伸入線圈中，并在檢測過程中可不斷移動通過線圈。線圈加上一恒頻、恒幅的交變電壓，即可測得流過線圈的電流值，如通過線圈的被測工件體積(幾何形狀)產生變化，線圈中的電流即產生變化，對測得的電流信號經過調零，差額放大、轉換成絕對值并與設定的閾值比較，即可得知被測工件的形變情況，即是否超出規定的指標。信號處理系統的電路原理圖如圖2，該電路由穩壓電源(Ⅰ)、信號源(Ⅱ)、峰值檢測電路(Ⅲ)、調零電路(Ⅳ)超差顯示電路(Ⅴ)、絕對值電路(Ⅵ)、調閾值電路(Ⅶ)和報警電路(Ⅷ)八部分組成。其中穩壓電源(Ⅰ)采用通用三端穩壓器7812和7912構成。信號源(Ⅱ)為阻、容反饋振蕩電路組成的正弦波發生器，其頻率為10KHz，幅度為6V～7V。峰值檢測電路(Ⅲ)由運放F1、F2，電阻R5、R6、R7、W2和電容C2、C3，二極管D1所組成。運放F1(LF347)及其外圍元件實現將傳感器來的電流信號轉化為電壓信號(也是正弦波)的作用，同時還起放大作用。電容C2和電阻R7組成高通濾波器，目的是濾除50Hz干擾信號。運放F2(LF347)、二極管D1和電容C3組成峰值檢測電路，用以拾取傳感器輸出經放大后的峰值信號。調零電路(Ⅳ)由運放F3(LF347)，電阻R9、R10、R11、W3及電容C4所組成。電阻W3固定端一端接+5.6V基準電壓，一端接峰值檢測電路輸出端，可動端連至運放F3及其外圍阻、容元件構成的同相放大器。若W3已事先調零，運放F3輸出為0V，當傳感器輸出信號輻值變化時，W3可動端電位隨之而變，從而使運放F3輸出電平值移動。超差顯示電路(Ⅴ)由表頭(A)，電阻R12、R13、R14、W4和轉換開關SW1和二極管D2、D3所組成。從調零電路(Ⅳ)輸出的信號經由電阻R13、W4或經由R12(由轉換開關SW1控制)進入表頭A;R14為限流電阻，D2、D3為限幅二極管，W4用于校準表頭。絕對值電路(Ⅵ)由運放F4(LF374)、F5(LF347)，電阻R15、R16、R17和電容C5、C6，二極管D4、D5所組成。運放F5和電容C6、二極管D5組成同相放大器;運放F4和電容C5、二極管D4、電阻R15、R17組成反相放大器運放F4的輸入端接調零電路的輸出端，運放F4，F5的輸出端接調閾值電路輸入端;輸入正信號時反相放大器導通，同相放大器截止，輸入負信號時則相反，所以此電路只能輸出負的絕對值信號。閾值調節電路(Ⅶ)由運放F6(LF347)，電阻R18、R19、R20及電容C7所組成。運放F6及其外圍元件電阻R18、R19、R20及電容C7組成反相放大器。可變電阻W5固定端一端接+5.6V電源，另一端接絕對值電路(Ⅵ)的輸出端，可動端接運放F6的輸入端。運放F6為反相放大器，其放大倍數較大，相當于一甄別器，當W5可動端電壓變化并超出閾值時，F6觸發，輸出高電平(約10V)報警信號。報警電路(Ⅷ)由三極管T，發光二極管D7二極管D6、蜂鳴器B、電阻R21和開關SW2所組成。三極T的基極與閾值調節電路中的運放F6輸出端相連，當運放F6輸出高電平時，三極管T導通，蜂鳴器B發聲，發光二極管D7發光，達到報警的目的。二極管D6用來保護蜂鳴器，開關SW2可用于選擇是否需要蜂鳴器發聲。
本發明的測量裝置測量靈敏度高，可顯示20mm鋼筋直徑萬分之六的變化。
權利要求
1.一種鐵磁材料幾何形變的測量方法，其特征是以被測鐵磁材料作為鐵芯，放在一作為傳感器的線圈內，在線圈上加一恒幅、恒頻的交變電壓，然后測量通過線圈的電流值，測量時使被測工件通過線圈，如果線圈中的電流有變化，則表明作為鐵芯的被測工件體積有變化，線圈中電流變化的大小與被測工件體積變化的大小成正比。
2.一種按權利要求1所述的方法測量鐵磁材料幾何形變的裝置，其特征是該裝置由傳感器和信號處理系統二部分所組成，所說的傳感器為一線圈，被測鐵磁材料工件作為鐵芯伸入線圈中，所說的信號處理系統由穩壓電源、信號源、峰值檢測電路、調零電路、超差顯示電路、絕對值電路、調閾值電路和報警電路所組成，所說的穩壓電源為通用穩壓器，所說的信號源為阻、容反饋振蕩電路組成的正弦波發生器，所說的峰值檢測電路由運放F1、F2，電阻R5、R6、R7、W2和電容C2、C3和二極管D1所組成。運放F1和外圍元件R5、R6，W2組成放大電路，將由傳感器輸出的電流信號轉化成電壓信號并進行放大后輸出至運放F2，運放F2和二極管D1，電容C3組成峰值檢測電路，以拾取由傳感器輸出并經過放大的峰值信號，電容C2和R7組成高通濾波電路，以濾去運放F1輸出信號的低頻干擾信號，所說的調零電路由運放F3電阻R9、R10、R11、W3及電容C4所組成，運放F3及其外圍元件電阻R9、R10、R11、電容C4組成同相放大器，可變電阻。W3固定端一端接峰值檢測電路輸出端，一端接電源，其滑動端接運放F3的輸入端，所說的超差顯示電路由表頭，電阻R12、R13、R14、W4，二極管D2、D3，轉換開關SW1所組成，由調零電路輸出的信號經由電阻R13、W4或經由R12(由轉換開關SW1控制)進入表頭，電阻R14，二極管D2、D3為限壓、限流元件，絕對值電路由運放F4、F5，電阻R15、R16、R17和電容C5、C6，二極管D4、D5所組成。運放F5和電容C6、二極管D5組成同相放大器，運放F4，F5的輸入端接調零電路輸出端，其輸出端接閾值調節電路的輸入端，所說的閾值調節電路由運放F6，電阻R18、R19、R20、W5及電容C7所組成，運放F6及其外圍元件電阻R18、R19、R20及電容C7組成反相放大器，可變電阻W5的一固定端接絕對值電路的輸出端，另一固定端接5.6V電源，其可動端接運放F6的輸入端，運放F6的輸出端接報警電路，所說的報警電路由三極管T，發光二極管D7，二極管D6、蜂鳴器B、電阻R21，開關SW2所組成。三極T的基極接閾值調節電路的輸出端，三極管T導通與截止控制發光二極管D7及蜂鳴器B。
全文摘要
一種鐵磁材料幾何形變的測量方法及裝置，屬測量儀器。該方法以被測鐵磁材料工件伸入一線圈中作為傳感器的鐵芯，在傳感器線圈中加以恒頻、恒幅交變電壓，再測量通線圈的電流。當被測工件通過線圈時，如線圈中的電流發生變化，則表示被測工件的體積發生變化，其電流變化大小與被測工件體積變化大小成正比。測量裝置由傳感器及信號處理系統二部分組成。信號處理系統由穩壓電源、信號源、峰值檢測電路、調零電路、超差顯示電路、絕對值電路、調閾值電路和報警電路所組成。當被測工件體積變化超出預置的閾值時，報警電路發出報警信號，可以進行在線實時檢測。
文檔編號G01B7/28GK1099127SQ9410401
公開日1995年2月22日 申請日期1994年4月15日 優先權日1994年4月15日
發明者程建平 申請人:清華大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
