[發明專利]一種以非接觸方式連續測量鐵磁材料應力的方法與裝置

有效

• 申請號: 200910006498.1
• 申請日: 2009-02-19
• 公開（公告）號: CN101813534A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 張開遜;徐赤;卜琰;劉軍
• 申請（專利權）人: 杭州自動化技術研究院有限公司
• 主分類號: G01L1/12
• 分類號: G01L1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于檢測技術，具體涉及一種以非接觸方式連續測量鐵磁材料應力 的方法與裝置。

背景技術

目前以非接觸方式連續測量鐵磁材料應力的方法，是在被測材料表面上放 置一個由電感與電容構成的諧振線圈，通過與被測對象不接觸的耦合電路，探 測由于應力引起的被測對象導磁率改變導致的線圈諧振頻率變化，從而獲得被 測對象在工作狀態下應力連續變化的信息，典型方案如TYREN，Carl，H.發明 的專利技術WO?91/00494，PCT/SE?90/0044。

這種方案的不足之處在于被測對象產生的渦流對諧振頻率產生影響。此外， 不同空間位置鐵磁材料導磁率變化對線圈諧振頻率影響不同，由頻率反演應力 的過程十分復雜。

發明內容

本發明的目的是提供一種新的方法與裝置，以非接觸方式連續測量鐵磁材 料內部的應力。利用本發明，可以獲取應力連續變化的信息，實現應力在線實 時測量。

本發明的方法是，采用互相隔離的激磁線圈〔1〕、感應線圈〔2〕、激勵線圈 〔3〕和補償線圈〔4〕，向激磁線圈〔1〕饋入幅值由極大值逐漸減小到零的交 變電流，此后向其饋入直流電流，并向激勵線圈〔3〕饋入交變電流，向線圈〔4〕 饋入補償電流，感應線圈〔2〕兩端輸出與被測鐵磁材料應力相關的連續信號。

實現本發明的裝置包括互相隔離的激磁線圈〔1〕、感應線圈〔2〕、激勵線圈 〔3〕和補償線圈〔4〕，產生幅度由極大值逐漸減小到零的交變電流脈沖發生器， 產生偏磁電流的直流電源，產生激勵信號的交變電流發生器，補償偏磁電流隨 機變化的補償電壓信號發生器，以及感應信號處理單元。

本發明的技術方案與現有技術方案相比較，其有益效果是，可以獲取應力連 續變化的信息。依據本發明，可以制造用于多種對象的非接觸磁應力檢測裝置， 實現應力連續監測，發現應力載荷瞬間突變，為橋梁、建筑結構、動力系統和 起重設備安全運行提供必要的監測技術手段。

附圖說明

圖1示出本發明采用的通過激磁線圈的電流波形

圖2示出通過激勵線圈的電流波形

圖3示出本發明測量裝置電路框圖

圖4示出與補償線圈相連的補償器電路框圖

圖5示出感應線圈輸出電壓信號檢測器電路框圖

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明的方法與裝置作詳細描述。

測量過程中向激磁線圈〔1〕饋入幅值逐漸衰減到零的交變脈沖電流和后續 直流電流，如圖1所示，向激勵線圈〔3〕饋入幅值不變的交變電流，如圖2所 示〔圖1和圖2中橫坐標T表示時間，縱坐標I表示饋入的電流〕，向補償線 圈〔4〕饋入補償電壓信號，從感應線圈〔2〕兩端獲取與被測材料應力相關的 電壓信號。饋入線圈〔1〕的幅值逐漸衰減到零的交變脈沖電流頻率在0.1到 10000HZ之間，最大幅值在0.01～1A之間，幅值由最大值衰減到零的持續時間 在0.1～200秒之間，后續饋入線圈〔1〕的直流電流幅值在0.001～2A之間， 饋入激勵線圈〔3〕的交變電流幅值在0.001～2A之間，頻率在0.1～10000HZ 之間。

測量裝置包括互相隔離的激磁線圈〔1〕、感應線圈〔2〕、激勵線圈〔3〕和 和補償線圈〔4〕、幅值逐漸減小到零的交變電流脈沖發生器〔5〕、直流電源〔6〕、 電壓信號處理裝置〔7〕、交變電流發生器〔8〕和補償信號發生器〔9〕，如圖3 所示。補償信號發生器〔9〕由取樣電阻〔10〕、基準電壓源〔11〕、差分放大器 〔12〕和功率放大器〔13〕構成，功率放大器〔13〕的輸出端與補償線圈〔4〕 相連，如圖4所示。感應線圈〔2〕輸出的與被測材料應力相關電壓信號的處理 裝置〔7〕包括檢波器〔14〕和濾波器〔15〕，如圖5所示。