基于电涡流探伤传感器技术 课程设计
涡流探伤仪设计方案. (2)
涡流探伤仪设计方案.涡流探伤仪是一种用于检测金属材料表面裂纹和缺陷的设备。
它利用涡流原理，通过产生和感应涡流来检测材料表面的变化。
下面是一个设计涡流探伤仪的方案。
1. 设计原理：涡流探伤仪主要包括两个主要部分：激励线圈和接收线圈。
激励线圈通过通电产生交变电磁场，而接收线圈用于接收由材料表面缺陷引起的涡流感应。
通过分析接收线圈中感应到的信号，可以确定材料表面是否存在缺陷。
2. 硬件设计：涡流探伤仪的硬件设计主要包括电源电路、激励线圈、接收线圈和信号处理电路。
电源电路提供所需的电能，激励线圈产生交变电磁场，接收线圈用于感应并接收信号，信号处理电路对接收到的信号进行放大和解析。
3. 激励线圈设计：激励线圈是涡流探伤仪中最重要的部分之一。
它应根据被测材料的大小和形状进行设计。
激励线圈通常采用多匝线圈，可以根据需要进行调节和控制。
4. 接收线圈设计：接收线圈应该与激励线圈相对称放置，以便更好地感应到材料表面的涡流信号。
接收线圈通常采用细线制成，以提高感应灵敏度。
5. 信号处理电路设计：接收到的信号通常需要进行放大和滤波处理，以便进一步分析和识别。
信号处理电路应设计成能够满足这些需要的功能。
6. 控制模块设计：涡流探伤仪通常还需要一个控制模块来控制和显示检测结果。
控制模块应能够根据实际需求选择合适的参数，并将结果显示在监测器上。
7. 安全设计：涡流探伤仪的安全设计非常重要。
应采取必要的措施，以确保操作者和设备的安全。
例如，在通电前应进行安全检查，并配备过载保护装置。
总之，设计涡流探伤仪需要考虑到电路设计、线圈设计、信号处理、控制以及安全等方面的要求。
根据具体应用需求，可以进行相应的优化和改进。
基于电涡流传感器的厚度测量
基于电涡流传感器的测量
为常值；板厚改变时，代表板厚偏差的(x1+x2)所反映的输出电 压发生变化。测量不同厚度的板材时，可通过调节距离 D 来改变 板厚设定值，并使偏差指示为零。这时，被测板厚即板厚设定值 与偏差指示值的代数和。
图1
3.2 电涡流传感器工作原理
如图 2 所示，在金属板一侧的电感线圈中通以高频激励电流 I1 时 线圈将产生高频磁场 由于集肤效应 高频磁场作用于金属 板表面薄层 并在这薄层中产生涡流 涡流 I2 会产生交变磁通 Φ 2 反过作有于线圈 使得线圈中的磁通 Φ1 发生变化而引起自 感量变化 在线圈中产生感应电势 电感的变化随涡流而变 而涡 流又随线圈与金属板间距 X 而变化 因此可以用高频反射式涡流 传感器来测量位移 X 的变化。
图 8 OLED 液晶屏显示模块
在该设计中，对液晶的大小要求不是很大，精致小巧的 oled 更适合在此应用。它具有如下特点：
※OLED 为自发光材料，不需用到背光板，同时视角广、画质 均匀、反应速度快、较易彩色化、用简单驱动电路即可达到发光、 制程简单、可制作成挠曲式面板，符合轻薄短小的原则，应用范 围属于中小尺寸面板。
图2
回路方程：
4
基于电涡流传感器的测量
受涡流影响后线圈的等效阻抗为：
线圈阻抗只与 L1 L2 M 有关而 L1 L2 M 都与 J 有关即 Z =f J 因此 如固定传感器的位置 当间距 J 发生变化时 Z 就发生变 化 从而达到以传感器阻抗变化值来检测被测金属位移量的值。
图 3 电涡流传感器等效电路
指导老师：
刘刚
完成时间：
2017 年 6 月
基于电涡流传感器的测量
摘要
本设计是基于电涡流传感器测量厚度的设计。电涡流传感器, 具有灵敏度高、 频响范围宽、 可实现非接触式测量及适用性强 等特点。此种传感器在金属镀层、 板材厚度测量及材质鉴别中 应用广泛。电涡流传感器有两种类型:低频透射式和高频反射式。 其中低频透射式适于测量较薄的金属镀层或板材的厚度。高频反 射式适于测量较厚板材的厚度。 关键词： 电涡流传感器，测量厚度
电涡流传感器的仿真与设计
电涡流传感器的仿真与设计电涡流传感器是一种基于电磁感应原理的传感器，具有非接触、高精度、高灵敏度等优点，因此在工业、科研、医疗等领域得到广泛应用。
本文将介绍电涡流传感器的仿真与设计，包括其原理、应用和未来发展。
电涡流传感器的工作原理是利用电磁感应原理，当一个导体置于变化的磁场中时，导体内部会产生感应电流，这种电流被称为电涡流。
电涡流的大小和方向取决于磁场的变化，因此，通过测量磁场的变化，可以推导出被测物体的位置、速度、尺寸等参数。
在进行电涡流传感器的设计和应用之前，通常需要进行仿真和验证。
本文将介绍如何使用仿真工具进行电涡流传感器的设计和验证。
需要搭建一个包含激励源、传感器和数据采集器的电路。
激励源用于产生磁场，传感器用于感测磁场的变化，数据采集器用于采集传感器的输出信号。
激励电源的配置应根据传感器的工作频率、功率和电压等参数进行选择。
通常，激励电源的频率与传感器的谐振频率一致，以获得最佳的测量效果。
将传感器与数据采集器连接，使得传感器能够感测到磁场的变化并将输出信号传输给数据采集器。
数据采集器应选择具有较高灵敏度和分辨率的型号，以保证测量结果的准确性。
运行仿真程序并分析仿真结果，以验证设计的可行性和有效性。
可以通过调整激励电源的参数、传感器的位置和方向等来优化仿真结果，并分析各种情况下传感器的响应特性和测量误差。
在完成仿真后，可以开始进行电涡流传感器的硬件和软件设计。
电路设计应考虑传感器的供电、信号的放大和滤波、抗干扰措施等因素。
可以根据仿真结果来选择合适的元件和电路拓扑结构，以满足传感器在不同情况下的性能要求。
根据应用场景的不同，选择合适的传感器类型和材料。
例如，对于高温环境，应选择能够在高温下正常工作的传感器；对于需要测量非金属材料的场景，可以选择使用高频激励源来减小对非金属材料的感测误差。
根据电路设计和传感器选择的结果，编写数据采集器的程序。
程序中应包括信号的读取、处理、存储和传输等功能，以便将传感器的输出信号转换为有用的测量结果。
涡流探伤仪设计方案word参考模板
涡流探伤仪初步设计方案一、概述1.1、涡流检测原理涡流检测就是运用电磁感应原理，将正弦波电流激励探头线圈，当探头接近金属表面时，线圈周围的交变磁场在金属表面产生感应电流。
对于平板金属，感应电流的流向是以线圈同心的圆形，形似旋涡，称为涡流。
同时涡流也产生相同频率的磁场，其方向与线圈磁场方向相反。
涡流通道的损耗电阻，以及涡流产生的反磁通，又反射到探头线圈，改变了线圈的电流大小及相位，即改变了线圈的阻抗。
因此，探头在金属表面移动，遇到缺陷或材质、尺寸等变化时，使得涡流磁场对线圈的反作用不同，引起线圈阻抗变化，通过涡流检测仪器测量出这种变化量就能鉴别金属表面有无缺陷或其它物理性质变化1.2、涡流检测仪的基本组成涡流检测系统通常分为三个部分：激励信号发生单元、磁场测量单元和信号采集单元，不同的涡流检测仪又依据对探头的输出信号分析方法处理方式不同，大致分为相位分析发、频率分析法和幅度分析法三种。
本方案选择了频率分析法，系统组成图1所示：图1二、部件详述2.1、信号发生器信号源作为现代电子产品设计和生产中的重要工具,必须满足高精度、高速度、高分辨率等要求。
涡流检测中激励信号的稳定性对整个检测系统的有效工作起着十分关键的作用，信号不稳定会使后续处理十分困难，甚至直接影响检测的结果。
本方案基于 DDS ( Direct Digital Synthesis ,直接数字频率合成)技术，采用AD9850 DDS芯片，采用AT89C52单片机作为控制芯片，实现了信号发生器的设计。
2.1.1AD9850芯片AD9850是美国AD公司推出的基于DDS技术的高集成度频率合成器，它工作的最高时钟为125MHZ，包含40 bit频率/相位控制字，其中32bit用于频率控制，5bit用于相位控制，1bit用于掉电控制，2bit厂方保留工作方式选择位。
其工作原理图2所示：AD9850 在接上精密时钟源和写入频率相位控制字之后就可产生一个频率和相位都可编程控制的模拟正弦波输出，此正弦波可直接用作频率信号源或经内部的高速比较器转换为方波输出[23]。
基于电涡流探伤传感器技术 课程设计
成绩评定：传感器技术课程设计题目基于电涡流探伤院系电子工程学院专业姓名年级指导教师日期摘要所谓涡流探伤是基于电磁感应原理，当把通有交变电流的线圈（激磁线圈）靠近导电物体时，线圈产生的交变磁场会在导电体中感应出涡电流。
涡电流本身也要产生交变磁场，通过检测其交变磁场的变化，可以达到对导体检测的目的。
本设计利用涡流原理进行金属零部件质量的检测。
如果检测电路设计成LC振荡电路形式，当检测线圈L对工件进行检测时，质量合格与不合格工件将使线圈的阻抗也将改变，也即电路中的振荡频率发生变化。
关键词：涡流探伤，电磁感应目录一、设计目的--------------------------二、设计任务与要求----------------------2.1设计任务--------------------------2.2设计要求--------------------------三、设计步骤及原理分析 ------------------3.1设计方法-------------------------- 3.2设计步骤--------------------------3.3设计原理分析-----------------------四、课程设计小结与体会 ------------------五、参考文献---------------------------一、设计目的利用涡流原理进行金属零部件质量的检测。
二、设计任务与要求涡流探伤是涡流检测技术的最主要的应用，它可应用于导电材料表面及近表面缺陷的检测。
由于涡流检测是基于电磁感应现象，不仅被检测材料或制件的电、磁性能发生变化会引起检测线圈的响应，而且被检测对象的形状、尺寸的变化也会引起感应磁场和涡流分布的改变，正确、可靠地将缺陷信号从多种干扰因素所产生的“噪声”信号中分离、提取出来时涡流检测的根本目的。
对于组成机械的各种金属零部件，它们的质量决定整机的性能，为此需要设计检测装置来完成这项任务。
涡流探伤仪设计方案. (3)
涡流探伤仪设计方案1. 引言涡流探伤是一种常用的非破坏性检测方法，广泛应用于工业生产中对金属材料表面缺陷的检测。
为了提高涡流探伤的效率和准确性，本文设计了一套涡流探伤仪。
2. 设计原理涡流探伤的原理是基于法拉第电磁感应定律，当通过金属材料表面的导电体时，由于磁通变化引起的感应电流在导电体内形成涡流。
通过检测涡流的变化，可以判断出金属材料表面是否存在缺陷。
3. 设计方案涡流探伤仪主要由以下几个部分组成：3.1 发射线圈发射线圈是涡流探伤仪的核心部件，用于产生磁场。
发射线圈由绕组和磁芯组成，通过电流激励绕组产生磁场，并将磁场集中在待检测部位。
3.2 接收线圈接收线圈用于检测待检测部位产生的涡流，它由绕组和磁芯组成。
当待检测部位存在缺陷时，涡流的强度和方向会发生变化，接收线圈可以将这种变化转换为电信号。
3.3 信号处理器信号处理器用于接收和处理接收线圈产生的电信号，它通过放大、滤波和模数转换等处理，将电信号转换为数字信号，并进行相关算法分析，以实现对待检测部位缺陷的判断和定位。
3.4 控制系统控制系统用于控制涡流探伤仪的运行，包括发射线圈和接收线圈的电流控制、信号处理器的工作状态控制等。
控制系统还可以实现对检测参数的设置和调整。
4. 设计优化为了提高涡流探伤仪的性能，可以从以下几个方面进行优化：4.1 发射线圈优化优化发射线圈的设计和制造工艺，提高发射线圈的发磁效果和耐磨性，减小能量损耗，并增加线圈的寿命。
4.2 接收线圈优化优化接收线圈的设计和制造工艺，提高接收线圈的灵敏度和信噪比，减小线圈的尺寸和重量，便于操作和移动。
4.3 信号处理器优化优化信号处理器的算法和硬件设计，提高信号处理的速度和精度，增加数据存储和传输的能力，以适应各种检测场景的需求。
4.4 控制系统优化优化控制系统的设计和软件开发，简化操作界面和操作流程，提高控制系统的稳定性和可靠性，减少故障率。
5. 总结本文设计了一套涡流探伤仪的方案，通过优化发射线圈、接收线圈、信号处理器和控制系统等部分，提高涡流探伤仪的性能和可靠性。
实验涡流探伤实验指导书
实验涡流探伤实验指导书1000字涡流探伤是一种无损检测方法，通常用于检测金属零件表面的裂纹、疲劳缺陷、孔洞、瘤等缺陷。
本实验将研究涡流探伤的原理、应用范围、探伤效果及使用注意事项。
一、实验原理否定涡流即表示肯定磁场。
当通过交变电流，金属空间绕成环状的磁通线，磁通线与电流方向相互垂直，磁场强度与电流强度成正比。
当磁场穿过导体时，将在导体内部产生涡流。
当导体中存在缺陷时，磁通线要绕过缺陷周围的空间，即绕下去，这就会导致磁通线与导体之间的阻抗变化。
涡流探伤利用缺陷对磁通线的影响来检测缺陷。
二、实验仪器实验仪器包括涡流探伤仪、涡流探头、标准样板及使用说明书。
涡流探伤仪通常有数字显示屏幕，显示获得的信号、控制器等，涡流探伤仪可显示涡流探头的工作状态、工作频率等。
三、实验步骤1.仔细观察标准样板，了解含有哪些缺陷以及缺陷的位置和大小。
这个步骤是为了更好地理解涡流探伤及其应用。
2.将标准样板铺放在比色板中，使样板满足涡流探头的工作条件。
3.连接好探头，调整好涡流探伤仪的工作频率，使其与探头相对应。
4.将探头平稳地移动，注意操作速度不宜过快或过慢，并用手指轻轻拍打样板表面，以产生涡流，观察探头是否能够及时地发现缺陷。
5.记录测试结果，将测试结果与样板上的缺陷位置进行对照。
四、实验结果涡流探伤实验通常有两种结果：一为检测到缺陷，二为未检测到缺陷。
当探头检测到缺陷时，屏幕上将显示出信号强度及信号频率。
未检测到缺陷时屏幕上无任何反应。
测试结果应准确地记录并按照系统要求归档。
五、注意事项1.使用前应认真阅读涡流探伤仪使用说明书，了解设备的构造和维护方法。
2.当检测时，涡流探头应平稳移动，不能过快或过慢。
3.当测量缺陷时，要对探头灵敏度进行调整。
4.要避免电磁干扰，探伤时应远离废弃引线、大功率电气设备等。
5.检测过程中要注意保护探头以及检测表面。
六、实验总结涡流探伤是一个非常重要的无损检测方法，可用于检测各种材料和零件的缺陷。
电涡流式传感器实验
电涡流式传感器实验电涡流传感器是一种非接触式的传感器，它基于电磁感应原理，用于检测金属零件表面的微小变形和缺陷。
在本实验中，我们将学习电涡流传感器的基本原理和设计，并使用LabVIEW软件来控制和获取传感器的数据。
实验器材：1. 电涡流传感器模块2. 信号发生器3. 示波器4. LabVIEW软件实验步骤：1. 将信号发生器连接到电涡流传感器的输入端口，并将其设置为正弦波输出。
调整信号发生器的频率和振幅，以使输出信号符合底部的要求。
在本实验中，我们将使用50kHz的频率和1Vpp的振幅。
2. 连接示波器到电涡流传感器的输出端口，并调整示波器的设置以显示传感器输出信号的波形。
您应该可以看到一个类似于正弦波的波形，其振幅随着金属零件距离传感器的表面越来越远而减小。
3. 使用实验提供的金属零件（可以是铝或钢），将其放在传感器的下方，并检查传感器输出信号的变化。
您应该看到传感器输出信号的幅值会随着金属零件离传感器表面的距离变化而变化。
当金属零件接近传感器的表面时，传感器输出信号的幅值将减小，反之亦然。
4. 使用LabVIEW软件创建一个程序，以实时控制和获取电涡流传感器的数据。
您可以使用LabVIEW的数据采集和图表绘制功能来显示传感器输出信号随时间的变化。
您还可以尝试使用基于信号处理的技术（例如傅里叶变换）来提取更多关于金属零件的信息。
实验结果：在进行此实验时，您应该能够了解电涡流传感器的基本原理和设计，并掌握使用LabVIEW软件控制和获取传感器数据的方法。
您还应该能够观察传感器输出信号的变化，这可以有助于识别金属零件的一些特征（例如尺寸、形状、瑕疵等）。
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成绩评定：
传感器技术
课程设计
题目基于电涡流探伤
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摘要
所谓涡流探伤是基于电磁感应原理，当把通有交变电流的线圈（激磁线圈）靠近导电物体时，线圈产生的交变磁场会在导电体中感应出涡电流。
涡电流本身也要产生交变磁场，通过检测其交变磁场的变化，可以达到对导体检测的目的。
本设计利用涡流原理进行金属零部件质量的检测。
如果检测电路设计成LC振荡电路形式，当检测线圈L对工件进行检测时，质量合格与不合格工件将使线圈的阻抗也将改变，也即电路中的振荡频率发生变化。
关键词：涡流探伤，电磁感应
目录
一、设计目的--------------------------
二、设计任务与要求----------------------
2.1设计任务--------------------------
2.2设计要求--------------------------
三、设计步骤及原理分析 ------------------
3.1设计方法-------------------------- 3.2设计步骤--------------------------
3.3设计原理分析-----------------------
四、课程设计小结与体会 ------------------
五、参考文献---------------------------
一、设计目的
利用涡流原理进行金属零部件质量的检测。
二、设计任务与要求
涡流探伤是涡流检测技术的最主要的应用，它可应用于导电材料表面及近表面缺陷的检测。
由于涡流检测是基于电磁感应现象，不仅被检测材料或制件的电、磁性能发生变化会引起检测线圈的响应，而且被检测对象的形状、尺寸的变化也会引起感应磁场和涡流分布的改变，正确、可靠地将缺陷信号从多种干扰因素所产生的“噪声”信号中分离、提取出来时涡流检测的根本目的。
对于组成机械的各种金属零部件，它们的质量决定整机的性能，为此需要设计检测装置来完成这项任务。
本设计利用涡流原理进行金属零部件质量的检测。
如果检测电路设计成LC振荡电路形式，当检测线圈L对工件进行检测时，质量合格与不合格工件将使线圈的阻抗也将改变，也即电路中的振荡频率发生变化。
此时如果测量LC振荡电路中的频率并找出频率与金属工件质量之间的关系，即可获金属零部件质量的情况。
被测体表面平整度对传感器的影响：不规则的被测体表面，会给实际的测量带来附加误差，因此对被测体表面应该平整光滑，不应存在凸起、洞眼、刻痕、凹槽等缺陷。
一般要求，对于振动测量的被测表面粗糙度要求在0.4um～0.8um之间;对于位移测量被测表面粗糙度要求在0.4um～1.6um之间。
三、设计步骤及原理分析
① 首先我们对电涡流进行一下了解。
电感线圈产生的磁力线经过金属导体时，金属导体就会产生感应电流，且呈闭合回路，类似于水涡流形状，故称之为电涡流也叫做电涡流效应，其实是电磁感应原理的延伸。
② 设计一个简易涡流探伤装置，能够实现简单的部件识别。
可分为三个部分进行设计和实验。
第一部分是LC 振荡电路，此部分运用电感、电容等元器件组成电容三点式振荡电路，以达到产生正弦波的目的；第二部分是整流滤波电路，此部分由555电路以及其它部件组成；第三部分是显示电路，此部分用单片机作为主控部件，用数码管进行显示。
其总体框图为
1．设计LC 振荡电路
LC 振荡器有基本放大器、选频网络和正反馈网络三个部分组成。
为了维持震荡，放大器的环路增益应该等于1，而电容三点式振荡器的谐振频率为
LC 振荡电路 滤波电路
频率显示电路
单片机控制电路 显示电路
2
121021C C C C L
f +⋅=
π
在实验中可通过测量周期T 来测定谐振频率，即
T
f 10=
图中的振荡频率为
kHz Hz nF
nF nF nF mH C C C C L
f 568.56269104010401021
212
1210≈≈+⋅⋅
=
+⋅=
ππ
实际测试中显示的周期为 s kHz
f T μ18561
10≈==
2．整流滤波电路
此部分电路采用LM555CM 芯片可以简单的将正选信号滤波成方波信号。
3．频率显示电路
此部分电路应用单片机设计，主要功能是显示零部件的频率。
总体流程图为
否
是
开始
脉冲采集并开始定时
为各位变量赋值并存放到temp 变量中
判断比较temp 是否
在55kHz~65kHz 之间
报警且不显示频率
不报警仅显示频率 返回 返回
单片机 数码管（显示频率）
四、课程设计小结与体会
本课程设计基本实现了简易涡流探伤装置的设计，用电路仿真零部件引起的涡流变化，对具体的变化频率进行显示，并判断零部件是否满足条件，达到了设计要求。
通过本次课程设计，我对通信电子电路、模拟电子线路以及单片机有了更深入的理解。
参考文献
[1] 谢沅清，通信电子电路，[M]北京：电子工业出版社，2007年
[2] 华成英、童诗白，模拟电子技术基础，[M]北京：高等教育出版社，2006年
[3] 李万臣，谢红编著．模拟电子技术基础实验与课程设计．哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2001年
[4] 张咏梅，陈凌霄编著．电子测量与电子电路实验．北京：北京邮电大学出版社，2000年
[5] 张毅刚等编著．MCS-51单片机应用设计．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003年。