[实用新型]基于嵌入式系统的便携式巴克豪森噪声应力检测仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及铁磁材料的应力分布检测技术领域，特别是一种基于嵌入式系统的便携式巴克豪森噪声应力检测仪。

背景技术

巴克豪森噪声检测法是一种非常重要的无损检测方法，它认为在对铁磁性材料进行磁化时铁磁性材料内部会发生磁畴翻转的这种微观现象可以反应铁磁性材料内部的应力特征。基于上述理论许多研究者做了如下实验：用激励线圈磁化铁磁性材料，然后将接收线圈放置在铁磁性材料表面就可以检测到磁畴翻转所产生的噪声信号；与此同时，他们还发现该噪声信号与应力存在单调对应关系，可以通过测量该信号的强度，来确定铁磁性材料内部应力的大小和分布。便携式巴克豪森噪声应力检测设备是利用巴克豪森原理进行铁磁性材料应力检测的专用设备，是无损检测技术不断发展的产物。目前，国内外已经诞生了多种应力分析仪，如芬兰某公司研制的μ-Scan500C、德国某研究所研制的3MA-Ⅱ等。然而，经过对这些系统的使用和分析，发现它们还存在以下问题：

1、设备体积过大，达不到便携的要求；

2、设备没有运行实时操作系统，增加了软件复杂度，且不利于后期软件维护和升级。

嵌入式系统是指以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。简单来讲，就是系统的应用软件和硬件平台是一个整体，协同工作。因为嵌入式系统具有灵活便利、高性价比、可嵌入、稳定和实时性强等特点，所以嵌入式技术的市场潜力巨大、应用前景广阔。嵌入式系统已经成为消费电子以及通讯产品共同的发展方向，目前广泛应用于我们日常生活的各个方面。而随着微电子技术的发展，处理器技术取得了长足的进步，诞生了一系列性能高、存储容量大、模块集成丰富和接口外扩方便的处理器。比如，三星公司生产的32位S3C6410 ARM处理器，价格低廉，节约成本，而且有丰富的外设资源，提供了良好的人机接口；德州仪器公司生产的TMS320C6747低功耗DSP处理器，便于实现数据处理，适用于工业控制。

从以上分析可以看出，研制一台基于嵌入式系统的便携式巴克豪森噪声应力检测仪已经具备了理论基础和应用前景，亦具有重要意义。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于嵌入式系统的便携式巴克豪森噪声应力检测仪，其不仅能够满足便携的要求，且用户界面佳，操作方便。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：基于嵌入式系统的便携式巴克豪森噪声应力检测仪，包括：磁化器、信号采集器、信号处理电路、控制器、上位机、人机交互模块，以及为上述各部分提供工作电源的电源模块；

人机交互模块发出的控制指令经上位机处理后输出至控制器，控制器根据控制指令控制信号处理电路向磁化器输出激励信号，以磁化待测铁磁材料；

信号采集器采集噪声信号，并将噪声信号经信号处理电路传输至控制器，控制器对采集到的噪声信号进行处理，然后将处理后的信号传输至上位机，进而输出至人机交互模块。

在应用时，可将本实用新型中的磁化器以及信号采集器置于待测铁磁材料上，向待测铁磁材料施加应力，测试者通过人机交互模块发送测试命令，铁磁材料在磁化器的磁化作用下产生噪声信号，由信号采集器检测到，信号采集器将检测到的噪声信号转换为电压信号，通过信号处理电路传输至控制器进行滤波和特征值提取等处理，进而将处理后的特征值传输至上位机，进行实时曲线的绘制，并通过人机交互模块实现实时曲线的显示。

本实用新型上述信号处理电路包括连接在信号采集器和控制器之间的运放电路，和连接在控制器与磁化器之间的信号源电路和功放电路。运放电路采用现有技术，其用于实现对巴克豪森噪声信号的硬件滤波和放大，便于控制器对噪声信号的采集及处理。信号源电路可在控制器的控制下产生一定频率和峰值的正弦信号，然后经过功放电路进行放大后，输出激励信号送给磁化器，以对待测铁磁材料进行磁化。

进一步的，上述磁化器由铁磁线圈和铁氧体磁轭组成，铁磁线圈缠绕在铁氧体磁轭上。功放电路的输出端即连接铁磁线圈，以输出激励信号。

更进一步的，上述电源模块包括锂电池和电源管理电路，锂电池通过电源管理电路向检测仪提供工作电源。锂电池和电源管理电路可采用现有技术。

在上述锂电池和电源管理电路的基础上，本实用新型还备有交流电源输入端，以及连接在交流电源输入端和电源管理电路之间的电源转换电路；交流电源依次通过电源转换电路和电源管理电路向检测仪提供工作电源。交流电源输入端可采用插头形式，电源转换器可采用现有技术。

优选的，本实用新型中所述上位机采用ARM处理器，控制器采用DSP实现，相关处理功能可结合现有技术实现。