[发明专利]一种带提离距离测量的巴克豪森信号检测探头及测量方法

说明书

本发明公开了一种带提离距离测量的巴克豪森信号检测探头及测量方法，检测探头由激励线圈绕制在U型磁轭上构成励磁器；提离检测线圈是由柔性电路板上的PCB线圈构成，提离检测线圈设在U型磁轭的两个脚上；巴克豪森信号检测线圈是由漆包线绕制而成的空心线圈，设在U型磁轭的中间，检测的巴克豪森信号经过放大、高通滤波、A/D采样，最终由PC进行保存和处理。提离检测方法采用提离检测线圈和谐振电容的LC并联谐振，基于电涡流效应，通过测量等效并联阻抗R_p和电感L的变化来测量提离距离。由于克服了提离效应，检测线圈测量的巴克豪森信号准确度更高。

技术领域

本发明涉及一种带提离距离测量的巴克豪森信号检测探头及测量方法，同时集成巴克豪森信号检测和提离距离测量，用于铁磁性材料应力和机械性能的检测。

背景技术

铁磁性材料作为生产制造和工程的重要材料，针对铁磁性材料应力和机械性能的检测至关重要。传统的检测技术主要有X射线衍射法、金相分析等，但是在检测过程中会对材料造成磨损或破坏，且存在操作困难、测量精度低等问题，限制了其在工程中的应用。

磁巴克豪森噪声检测法作为一种新的无损检测方法，已经在研究和工程中得到应用。磁巴克豪森噪声信号反映了铁磁性材料内部磁畴的不可逆变化和运动情况。由于磁畴结构的变化和运动与材料的微观组织和应力状态密切相关，所以可以将其用于材料内部应力和机械性能的检测与评价。

由于巴克豪森信号受提离效应影响，即变化的电磁场作用在铁磁性材料上，材料内产生磁巴克豪森信号大小会随着变化电磁场与导体的距离改变而变化。所以针对提离距离进行检测，可以有效地提高巴克豪森信号检测的精度，从而更精确地检测材料内部应力和机械性能。

巴克豪森检测探头的提离距离在毫米到厘米级别，需要非常高的检测精度。目前，使用超声波或者红外测距的检测距离方法，受坏境影响较大，例如污垢、灰尘等，且存在测量精度低、存在测量盲区等问题。

本发明提出一种带提离距离测量的巴克豪森信号检测探头及测量方法，实现了检测巴克豪森信号的同时测量探头的提离距离，测量的精度在微米级别(远超传统距离检测方法)，可以有效地补偿或克服提离距离对巴克豪森信号的影响。相比传统的单一巴克豪森检测探头，能够精确地测量巴克豪森信号。

发明内容

发明目的：本发明的目的是设计一种带提离距离测量的巴克豪森信号检测探头及测量方法，相比单一的巴克豪森信号检测探头，能够克服提离距离对巴克豪森信号的影响，具有测量准确、操作方便的优点。

技术方案：一种带提离距离测量的巴克豪森信号检测探头，包括U型磁轭、激励线圈、提离检测线圈和巴克豪森信号检测线圈；由激励线圈绕制在U型磁轭上构成励磁器；提离检测线圈是由柔性电路板上的PCB线圈构成，提离检测线圈设在U型磁轭的两个脚上；巴克豪森信号检测线圈是由漆包线绕制而成的空心线圈，设在U型磁轭的中间，检测的巴克豪森信号经过放大、高通滤波、A/D采样，最终由PC进行保存和处理。

所述提离检测线圈是由柔性电路板上的PCB线圈构成，放置在U型磁轭的两个脚上；或者由漆包线绕制的线圈构成，放置在U型磁轭的两个脚边上。

一种带提离距离测量的巴克豪森信号检测探头的测量方法，采用提离检测线圈和电容LC并联谐振，基于电涡流效应，通过测量等效并联阻抗R_p和电感L的变化来测量提离距离。由于克服了提离效应，测量的巴克豪森信号准确度更高。测量提离距离流程如下：

步骤1：[扫频]使用直接数字式频率合成器(DDS芯片)，输出可变频率的正弦波，使得LC并联谐振电路一直处于谐振状态；

步骤2：[测频]通过定时器测量谐振频率，从而间接计算得到电感值L；

步骤3：[测阻抗]测量电感电容LC谐振电路的阻抗；