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霍尔开关在平面磁场扫描成像系统位置测量中的应用

返回列表 来源:华芯霍尔元件 浏览:0 发布日期:2020-10-05 14:36:17【

随着机械制造业的不断发展,金属材料无论在工业应用还是特种应用中都得到了淋漓尽致的体现,越来越复杂、越来越高精密的结构得到广泛的应用。这种高精密、高复杂度的机械结构在国家工业发展,甚至国民经济的发展中占有举足轻重的作用。然而随着一些机械部件等服役时间的增加,其表面或内部难免会出现一定的安全隐患。

近几年快速发展起来的无损检测技术使得这一问题得以解决。无损检测是采用一种或多种激励方式在待测构件中产生出可以探测到的信息,由检测单元拾取这一信息,获得无损检测的信号,进而得出待测构件内部结构的测量方法。磁法无损检测是目前主要的无损检测方法之一。

磁粉探伤需要将钢铁等磁性材料制作的工件予以磁化,利用其缺陷部位的漏磁能吸附磁粉的特征,依磁粉分布来显示被探测物件表面缺陷和近表面缺陷。该探伤方法的特点是显示直观,但需要对待测构件进行磁化,耗时长、需要额外配置磁化设备,且该检测方法灵敏度偏低,只能检测出比较大尺寸的裂纹缺陷。涡流检测,把待测构件置于交变磁场之中,对构件进行激励,进而拾取激励涡流的磁场信息,从而判断待测构件的结构信息。该检测方法检测灵敏度相对较高,可在高温状态、工件的狭窄区域、深孔壁(包括管壁)等进行检测,但检测系统需要额外配置激励线圈对待测样件进行激励,根据不同的待测样件还需要选择不同的激励信号,对检测深度与检测灵敏度是相互矛盾的,对一种材料进行涡流检测时,须根据材质、表面状态、检验标准作综合考虑,然后再确定检测方案与技术参数等。

对于导电结构的表面缺陷检测,目前多采用检测通电导体表面磁场分布情况的方法。该方法需要在待测构件表面移动霍尔开关,获得相应位置处的磁场值,通过磁场信息绘制磁场分布云图,进而直观的判断待测构件的结构完整性等情况。整个过程需要不断的移动霍尔开关,且需要保证传感器测量信息与相应位置信息的一致性,由于人为移动的不确定性,就会造成在移动的过程中传感器所采集磁场信息与相应位置信息的不一致,从而导致所采集的磁场信息无效。这样对霍尔开关的动态采集过程提出了更高的要求,在检测过程中需要连续采集确定位置处的磁场信息,并保证该磁场信息与最终绘制磁场云图上的位置对应一致,手动的扫描采集方法便带来了较大的测量误差。

一种应用霍尔开关检测位置的平面磁场扫描成像系统,包括三维机械平台、传感器模块﹑恒流源、下位机、电机驱动板、上位机与电源模块。

所述三维机械平台包括三维机械运动滑台、样件台和光学平台;三维机械运动滑台与样件台均安装在光学平台上。传感器模块包括两个霍尔开关与和差分放大器﹔两个霍尔开关分别作为参考传感器与检测传感器安装传感器支架上下位置,且通过传感器安装架安装在三维机械运动滑块,由三维机械运动滑台中X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机控制实现空间X、Y、Z三轴位置调节。上述参考传感器仅用于检测环境背景磁场噪声,而检测传感器则直接在待测构件的表面进行磁场检测,检测被测通电构件表面的实际磁场大小和环境背景磁场噪声。

差分放大器用来将检测传感器检测到的待测构件表面实际磁场和环境背景磁场噪声的耦合信号与参考传感器检测到的环境背景磁场噪声信号进行差分放大;恒流源与待测构件相连,用于为待测构件供电。

平面磁场扫描成像系统以三轴机械运动平台为传感器运动载体,通过上位机对下位控制器的运动控制,使得传感器能够在待测构件的表面完成准确的、快速的平面扫描式检测,另外上下位机的数据通信和运动平台的控制信息保证了扫描平面内磁场信息与相对应的位置信息的一致性,使得最终的检测结果更加准确、全面。

它采用检测传感器和参考传感器的双传感器探头模式,相当于搭建了传感器基线长度可调节的平面式梯度计,这种搭建方式有效减弱了传感器检测到的背景磁场噪声,从硬件电路的安排上实现了一定的降噪处理,使得检测到的磁场信息更加符合真实的磁场分布﹔平面磁场扫描成像系统采用计算机自动保存测量数据,发生停电意外测量数据不会丢失,并且检测系统简单﹑操作方便、一次性得出直观的检测云图,是高效、准确、可靠的检测方法。

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