[實(shí)用新型]基于嵌入式系統(tǒng)的便攜式巴克豪森噪聲應(yīng)力檢測(cè)儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320056988.4
• 申請(qǐng)日: 2013-02-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203203962U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 王平
• 主分類(lèi)號(hào): G01N27/72
• 分類(lèi)號(hào): G01N27/72
• 代理公司: 南京天翼專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 王玉梅

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及鐵磁材料的應(yīng)力分布檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于嵌入式系統(tǒng)的便攜式巴克豪森噪聲應(yīng)力檢測(cè)儀。

背景技術(shù)

巴克豪森噪聲檢測(cè)法是一種非常重要的無(wú)損檢測(cè)方法，它認(rèn)為在對(duì)鐵磁性材料進(jìn)行磁化時(shí)鐵磁性材料內(nèi)部會(huì)發(fā)生磁疇翻轉(zhuǎn)的這種微觀現(xiàn)象可以反應(yīng)鐵磁性材料內(nèi)部的應(yīng)力特征。基于上述理論許多研究者做了如下實(shí)驗(yàn)：用激勵(lì)線圈磁化鐵磁性材料，然后將接收線圈放置在鐵磁性材料表面就可以檢測(cè)到磁疇翻轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的噪聲信號(hào)；與此同時(shí)，他們還發(fā)現(xiàn)該噪聲信號(hào)與應(yīng)力存在單調(diào)對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以通過(guò)測(cè)量該信號(hào)的強(qiáng)度，來(lái)確定鐵磁性材料內(nèi)部應(yīng)力的大小和分布。便攜式巴克豪森噪聲應(yīng)力檢測(cè)設(shè)備是利用巴克豪森原理進(jìn)行鐵磁性材料應(yīng)力檢測(cè)的專(zhuān)用設(shè)備，是無(wú)損檢測(cè)技術(shù)不斷發(fā)展的產(chǎn)物。目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)誕生了多種應(yīng)力分析儀，如芬蘭某公司研制的μ-Scan500C、德國(guó)某研究所研制的3MA-Ⅱ等。然而，經(jīng)過(guò)對(duì)這些系統(tǒng)的使用和分析，發(fā)現(xiàn)它們還存在以下問(wèn)題：

1、設(shè)備體積過(guò)大，達(dá)不到便攜的要求；

2、設(shè)備沒(méi)有運(yùn)行實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，增加了軟件復(fù)雜度，且不利于后期軟件維護(hù)和升級(jí)。

嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，對(duì)功能、可靠性、成本、體積和功耗等嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。簡(jiǎn)單來(lái)講，就是系統(tǒng)的應(yīng)用軟件和硬件平臺(tái)是一個(gè)整體，協(xié)同工作。因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)具有靈活便利、高性?xún)r(jià)比、可嵌入、穩(wěn)定和實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)，所以嵌入式技術(shù)的市場(chǎng)潛力巨大、應(yīng)用前景廣闊。嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為消費(fèi)電子以及通訊產(chǎn)品共同的發(fā)展方向，目前廣泛應(yīng)用于我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)方面。而隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，處理器技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，誕生了一系列性能高、存儲(chǔ)容量大、模塊集成豐富和接口外擴(kuò)方便的處理器。比如，三星公司生產(chǎn)的32位S3C6410?ARM處理器，價(jià)格低廉，節(jié)約成本，而且有豐富的外設(shè)資源，提供了良好的人機(jī)接口；德州儀器公司生產(chǎn)的TMS320C6747低功耗DSP處理器，便于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，適用于工業(yè)控制。

從以上分析可以看出，研制一臺(tái)基于嵌入式系統(tǒng)的便攜式巴克豪森噪聲應(yīng)力檢測(cè)儀已經(jīng)具備了理論基礎(chǔ)和應(yīng)用前景，亦具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種基于嵌入式系統(tǒng)的便攜式巴克豪森噪聲應(yīng)力檢測(cè)儀，其不僅能夠滿足便攜的要求，且用戶界面佳，操作方便。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為：基于嵌入式系統(tǒng)的便攜式巴克豪森噪聲應(yīng)力檢測(cè)儀，包括：磁化器、信號(hào)采集器、信號(hào)處理電路、控制器、上位機(jī)、人機(jī)交互模塊，以及為上述各部分提供工作電源的電源模塊；

人機(jī)交互模塊發(fā)出的控制指令經(jīng)上位機(jī)處理后輸出至控制器，控制器根據(jù)控制指令控制信號(hào)處理電路向磁化器輸出激勵(lì)信號(hào)，以磁化待測(cè)鐵磁材料；

信號(hào)采集器采集噪聲信號(hào)，并將噪聲信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理電路傳輸至控制器，控制器對(duì)采集到的噪聲信號(hào)進(jìn)行處理，然后將處理后的信號(hào)傳輸至上位機(jī)，進(jìn)而輸出至人機(jī)交互模塊。

在應(yīng)用時(shí)，可將本實(shí)用新型中的磁化器以及信號(hào)采集器置于待測(cè)鐵磁材料上，向待測(cè)鐵磁材料施加應(yīng)力，測(cè)試者通過(guò)人機(jī)交互模塊發(fā)送測(cè)試命令，鐵磁材料在磁化器的磁化作用下產(chǎn)生噪聲信號(hào)，由信號(hào)采集器檢測(cè)到，信號(hào)采集器將檢測(cè)到的噪聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，通過(guò)信號(hào)處理電路傳輸至控制器進(jìn)行濾波和特征值提取等處理，進(jìn)而將處理后的特征值傳輸至上位機(jī)，進(jìn)行實(shí)時(shí)曲線的繪制，并通過(guò)人機(jī)交互模塊實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)曲線的顯示。

本實(shí)用新型上述信號(hào)處理電路包括連接在信號(hào)采集器和控制器之間的運(yùn)放電路，和連接在控制器與磁化器之間的信號(hào)源電路和功放電路。運(yùn)放電路采用現(xiàn)有技術(shù)，其用于實(shí)現(xiàn)對(duì)巴克豪森噪聲信號(hào)的硬件濾波和放大，便于控制器對(duì)噪聲信號(hào)的采集及處理。信號(hào)源電路可在控制器的控制下產(chǎn)生一定頻率和峰值的正弦信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)功放電路進(jìn)行放大后，輸出激勵(lì)信號(hào)送給磁化器，以對(duì)待測(cè)鐵磁材料進(jìn)行磁化。

進(jìn)一步的，上述磁化器由鐵磁線圈和鐵氧體磁軛組成，鐵磁線圈纏繞在鐵氧體磁軛上。功放電路的輸出端即連接鐵磁線圈，以輸出激勵(lì)信號(hào)。

更進(jìn)一步的，上述電源模塊包括鋰電池和電源管理電路，鋰電池通過(guò)電源管理電路向檢測(cè)儀提供工作電源。鋰電池和電源管理電路可采用現(xiàn)有技術(shù)。

在上述鋰電池和電源管理電路的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還備有交流電源輸入端，以及連接在交流電源輸入端和電源管理電路之間的電源轉(zhuǎn)換電路；交流電源依次通過(guò)電源轉(zhuǎn)換電路和電源管理電路向檢測(cè)儀提供工作電源。交流電源輸入端可采用插頭形式，電源轉(zhuǎn)換器可采用現(xiàn)有技術(shù)。

優(yōu)選的，本實(shí)用新型中所述上位機(jī)采用ARM處理器，控制器采用DSP實(shí)現(xiàn)，相關(guān)處理功能可結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。