一种低频涡流检测系统的设计

[摘 要]本文设计了一种基于MAX038的低频涡流检测系统，该系统具有电路简单，检测方便的优点。本系统硬件电路主要包括基于MAX038的激励信号发生模块，基于TDA2030A的功率放大模块，传感器模块，后期信号放大和滤波模块，求真有效值模块和基于ADC0809的A/D采集等模块所组成。

[关键词]涡流检测 MAX038 探头 带通滤波

中图分类号：TH878； 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）37-0243-01

1.硬件平台搭建

本系统硬件平台主要如下图2.1所示：首先信号发生模块MAX038发出正弦信号，然后用功率放大模块将正弦信号放大，提高带负载能力，带动激励线圈，接着把霍尔传感器的输出值，先经过后期处理（如放大和滤波），然后通过求真有效值模块使其变成直流量，最后通过A/D采集模块用数码管显示出其值的大小。

2.1 信号发生模块

本系统采用MAX038来产生稳定的正弦波信号，MAX038是MAXIM公司生产的一个只需要很少外部元件的精密高频波形产生器，其工作电压采取±5V 双电源供电，根据数据手册，选取如下电路图2.2

2.2 功率放大电路

MAX038输出的信号不足以带动负载线圈，霍尔传感器输出带负载能力很弱，所以本论了两个个功率放大电路，利用TDA2030A芯片来对信号进行功率放大，该芯片需要的元件少，输出功率大，电路图如2.3所示：

2.3 激励线圈的绕制

本系统所采用的探头线圈为放置式线圈，线圈绕制在环形的线圈骨架槽内，线圈骨架材料采用聚四氟乙烯，匝数为300匝。

2.4 霍尔传感器

由于本系统的线圈中加载的电流比较大，线圈周围的场强会比较大，所以本系统选取了霍尔传感器UGN3503，它的测量磁场范围为-670到670，采取正5伏电压供电。

2.5 功率放大模块

从霍尔传感器输出的信号微弱，带负载能力弱，故对霍尔传感器输出信号进行功率放大，功率放大模块如前图2.3所示。

2.6 滤波模块

从霍尔传感器输出的信号微弱，抗干扰能力差，含有大量的谐波，因此滤波电路的设计也是极其重要的。本系统采用TI公司的FilterPro软件，设计了四阶的贝塞尔滤波器，其中心频率为1KHz，通带带宽为50Hz，具体电路图如下图2.5所示：其中运放芯片使用OP07。

2.7 求真有效值模块

AD637是ADI公司的一款完整的高精度、单芯片均方根直流转换器， 本系统根据数据手册，选取了如下的电路，如下图2.6所示，其中Cav0.1uf，C1，C2为0.33uf。

2.8 数据采集模块

ADC0809是美国国家半导体公司生产8位逐次逼近式A/D模数转换器。本系统首先利用Proteus软件进行了仿真，根据涡流检测的原理，在缺陷处和无缺陷处，此直流值的幅值是不一样的，这时候，可以通过幅的大小来判断有无缺陷。本系统在仿真的基础上搭建了硬件电路图。

3.实验结果

本系统首先选取了铝合金材料作为导电材料样板，首先对光滑无缺陷的表面进行了检测并将其作为参考值。正常情况下其值大小为4.36V，然后对不同深度的缺陷进行了检测，其中较浅处缺陷情况下，其值大小为3.41V，较深处缺陷情况消癌，其值大小为2.79V，通过实验，我们发现本系统通过数码管值的大小能够快速的判断此处是否有缺陷，不过不足在于对于较小的缺陷还是不容易检测出来的，而且需要有一个非缺陷处的值作为参考。

4.结语

本文介绍了一种简单的低频涡流检测系统，通过对试件中无缺陷处，缺陷处进行了比较，通过比较幅值的大小能快速判断是否有缺陷。不过缺陷是需要无缺陷处的幅值作为基准值。

参考文献

[1] 张思全，陈铁群，刘桂雄.涡流检测自然裂纹与信号处理[J].科学技术与工程，2007.

[2] 任吉林，林俊明.电磁无损检测[M]北京： 科学出版社，2008.

[3] 刘雨，张思全，尹畅等.两种管道电磁无损检测方法研究综述[J].机电工程，2014.