[发明专利]一种基于亥姆霍兹线圈的电导率无损测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及电导率的测量技术，具体是一种可用于医学影像诊断或工 业探伤的基于亥姆霍兹线圈的电导率无损测量系统。

技术背景

检测产品技术的好坏和物体内部的异常变化有很多方法，但归纳起来 不外乎是二大类：其一是破坏法，其二是无损检测法。破坏法即是破 开被检对象，检查其内部或表面质量的方法。虽然这种方法准确性很 高，比较直观；但是在大多数情况下是行不通的：进行生产制造的目 的，就是为了得到成品，不可能为了检查其质量的好坏，就做一个破 坏一个；大部分被测物体不允许分解和破坏，如人体病变组织。

为了得到合格的成品和无创的检测，就必须谋求与破坏法完全相反的 方法，这就是无损检测法。无损检测技术广义来讲，是指在不损坏被 检对象的前提下，测定其有关参数的技术及其方法。例如：测量温度 、压力粘度、流速、磁场强度等都属于无损检测范畴。无损检测技术 (Nondestructive Determination Technology，简称NDT)是在不损 伤被检测对象的条件下，利用材料内部结构异常或缺陷存在所引起的 对热、声、光、电、磁等反应的变化，来探测各种工程材料、零部件 、结构件、生物组织等内部和表面缺陷，并对缺陷的类型、性质、数 量、形状、位置、尺寸、分布及其变化做出判断和评价。

在被测物体内部电导率分布不同时，可以通过不同电导率诱导的涡流 强度不同的机理，检测涡流产生的磁场强度对应不同电导率分布。涡 流检测是利用电磁感应原理，通过测定被物体内感生涡流的变化来无 损地评定导电材料及其工件的某些性能，或发现缺陷的无损检测方法 。当线圈流过高频交变电流时会在其中产生交变磁场，如果该磁场靠 近有电导率的物体，则在物体中能感应出电流，简称涡流。涡流的大 小与物体的导电性、导磁性、几何尺 寸及其中的缺陷形态有关。涡流本身也会产生磁场，其强度取决于涡 流的大小，其方向与线圈电流磁场相反，通过检测线圈将涡流磁场转 换成电压信号。

现有的测量系统激励系统采用单边的一个激励线圈，磁场强度很快衰 减，导致灵敏度不高，测量深度浅；磁场不均匀，导致定位、分辨率 受限制。 

发明的内容

本发明的目的是提供一种精度高、定位好、分辨率高及测量深度比较 深的基于亥姆霍兹线圈的电导率无损测量系统。

为实现上述目的而采用的技术方案是这样的，即一种基于亥姆霍兹线 圈的电导率无损测量系统，包括：亥姆霍兹线圈、检测线圈、抵消电 路、锁相放大器、控制器及电源，其中：

1）、由亥姆霍兹线圈建立时变均匀磁场B；

2）、在上述时变均匀磁场内设置一个或绕被测物体环形间隔布置的若 干能切割磁力线的检测线圈；

3）、由锁相放大器的OSC输出端输出的正弦信号，信号经过功率放大 器向亥姆霍兹线圈提供激励电流；

4）、上述检测线圈的输出信号分别通过前置信号处理幅模块与多路选 择器连接；所述前置信号处理幅模块由差分放大器Ⅰ、调整幅值Ⅰ和 移相电路串联构成；多路选择器接收来自控制器的控制信号，其当前 信号输出端与抵消电路模块的检测信号输入端连接；所述亥姆霍兹线 圈的另一端通过采样电阻接地，采样电阻产生的电压通过输出端与所 述抵消电路模块的基准信号输入端连接；抵消电路模块的正弦信号输 出端连接锁相放大器的信号输入端。

5）、所述控制器通过RS232接口与锁相放大器的RS232接口进行数据交 换，控制器通过IO口向多路选择器提供控制信号，其中每个传感器通 道具有唯一的编码；控制器通过USB接口与上位机进行数据交换，将包 括通道序号，信号幅值及信号相位的数据传给上位机。

上述电源模块输入市电，输出三组直流电源，其中+5V地线-5V这组给 前置信号处理幅模块、多路选择器及抵消电路模块供电；+15V地线-1 5V这组给功率放大器供电；+5V地线这组给控制器供电。锁相放大器的 供电由市电提供。