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渦流探傷儀的結(jié)構(gòu)組成

正弦波振蕩器正弦波振蕩器以正反饋放大器構(gòu)成的自激振蕩器為基礎(chǔ)，它主要由放大器和正反饋網(wǎng)絡(luò)組成，且要滿足產(chǎn)生自激振蕩的幅度和相位平衡條件：幅度平衡條件指反饋信號的幅度應(yīng)等于原輸入信號的幅度。

為產(chǎn)生某一確定頻率的正弦波，還需具有選頻網(wǎng)絡(luò)，選頻網(wǎng)絡(luò)可使信號中不滿足自激振蕩條件的頻率受到Y(jié)Z。

變壓器反饋式LC正弦波振蕩器的放大電路以三極管BGl(3DG201)為核心組成，變壓器的三個(gè)線圈N1、N2、N3分別繞在同一鐵心上，N1為原邊繞組，N2、N3為副邊繞組。N1作為三極管的集電極負(fù)載，N2、N3作為三極管的發(fā)射極負(fù)載，用來實(shí)現(xiàn)正反饋，即將輸出信號在N2、N3中感生的交流電壓自放大器的發(fā)射極通過隔直電容C1回送輸入端：同時(shí)N2、N3與可變電容C3組成LC并聯(lián)諧振回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)。

探頭線圈

探頭線圈是由激勵(lì)線圈和測量線圈組成的變壓器耦合式互感電路，兩個(gè)線圈以一個(gè)磁芯為核心采用緊密耦合方式繞制，其中激勵(lì)線圈和測量線圈的匝數(shù)比為3：1，而被測試件金屬塊相當(dāng)于很多個(gè)匝數(shù)為1的線圈重疊而成。正弦波振蕩器提供激勵(lì)信號，其輸出端直接與激勵(lì)線圈相連，激勵(lì)線圈用作高頻正弦信號激勵(lì)源，通以高頻正弦信號就會(huì)產(chǎn)生交變磁場(一次磁場)。測量線圈用來檢測通過其中的磁通量變化，以此來確定試件表面缺陷引起的磁場變化。

一次磁場通過測量線圈時(shí)會(huì)在其中產(chǎn)生交變的感生電動(dòng)勢，而且還會(huì)在金屬塊中感生出交變的渦流，該渦流同樣也會(huì)在周圍空間形成交變磁場(二次磁場)并在測量線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。因此通過測量線圈的磁場是由激勵(lì)磁場和渦流磁場迭加得到的合成磁場。

當(dāng)探頭在被測試件表面上(或一定距離處)劃過時(shí)，由于被測試件和探頭都具有高磁導(dǎo)率，磁通主要集中在探頭和被測試件接觸點(diǎn)的主磁路內(nèi)；忽略漏磁通時(shí)，可認(rèn)為主磁路內(nèi)處處都有相同的磁通。假定激勵(lì)信號振幅不變，探頭線圈和金屬塊之間的距離也保持恒定，則渦流及渦流磁場的強(qiáng)度與分布就由金屬塊的材質(zhì)決定，即合成磁場受金屬塊的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、裂紋等因素的影響。

探頭和被測試件的磁導(dǎo)率都遠(yuǎn)大于空氣的磁導(dǎo)率，故被測試件表面沒有缺陷(氣隙)時(shí)，則可認(rèn)為磁路中的磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻分布、處處不變(因磁路各處材質(zhì)均勻、磁場強(qiáng)度不變)；當(dāng)被檢測材料表面有缺陷或裂紋存在時(shí)，探頭接觸到的氣隙發(fā)生變化，磁路的磁導(dǎo)率不再處處均勻，此時(shí)磁路內(nèi)的磁導(dǎo)率變小，而磁場強(qiáng)度不變，則磁感應(yīng)強(qiáng)度變小、通過此磁路及測量線圈的磁通量變小，進(jìn)而影響測量線圈的電特性。

根據(jù)互感原理，在其它參數(shù)并未發(fā)生變化的情況下，會(huì)使測量線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢幅值變??；同理，探頭在運(yùn)動(dòng)過程中由氣隙再返回原來狀況的過程中，通過磁路的磁通量又會(huì)恢復(fù)變大，測量線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢幅值也就會(huì)相應(yīng)變大。因此，只要檢驗(yàn)出代表磁通量發(fā)生變化的電特性參數(shù)(電動(dòng)勢)，就能間接取得金屬塊的裂紋及分布等相關(guān)信息，這正是利用渦流方法對金屬進(jìn)行探傷檢測的基本原理。

檢波電路

為了發(fā)現(xiàn)測量線圈的感生電動(dòng)勢變化，借鑒了收音機(jī)的檢波原理，從而利用檢波電路把測量線圈中的高頻信號包絡(luò)線檢測出來。一般用于檢波的理想器件是點(diǎn)接觸型半導(dǎo)體二極管。根據(jù)輸入信號的大小，檢波二極管工作在其特性曲線的線性區(qū)(直線部分)或非線性區(qū)(彎曲部分)，前者用于大信號檢波，后者用于小信號檢波。

由于來自測量線圈的輸入信號幅度較大，要求二極管工作在線性區(qū)大信號檢波，這與整流過程一樣，都是利用二極管的單向?qū)щ娦浴？梢?，輸入信號的頻率越高，電容C1的放電時(shí)間就越短，則電阻R1兩端的輸出電壓就越逼近于電動(dòng)勢F的電壓峰值。因此把電阻R1兩端的電壓提取出來，就得到了電動(dòng)勢F的電壓幅值包絡(luò)線的近似圖形，于是就檢出了所需要的測試信號。

測量比較電路測量比較電路用來判斷從二極管檢波電路取得的包絡(luò)線是否帶有表明被測試件表面有、無缺陷的電信號，它主要由三極管BG2、穩(wěn)壓管DZ、精密變阻器Rvar和運(yùn)放LM324組成。三極管BG2起低放作用，電阻R1、R2分別為其基極、集電極的偏置電阻。電容C1為10 uF的大電容，C2為0.01 uF的小電容。

由于大電容的時(shí)間常數(shù)很大，對于高頻信號近似于斷路，對于低頻信號相當(dāng)于短路；而小電容時(shí)間常數(shù)小，對于低頻信號相當(dāng)于斷路，對于高頻信號相當(dāng)于短路。而該電路的輸入信號包絡(luò)線波形為低頻信號，因此該信號能通過電容C1送到三極管BG2的基極，而輸入信號中有高頻成分(噪聲)則會(huì)通過小電容C2接地，使C2起到屏蔽信號高頻分量的作用。

當(dāng)探頭線圈檢測到被測試件表面有氣隙時(shí)，測量線圈輸出的交流信號幅值會(huì)減?。辉撔盘柦?jīng)檢波后得到一個(gè)向下彎曲的電壓曲線，其彎曲部分就代表了探測到試件缺陷對渦流的影響；此時(shí)三極管BG2基極輸入電壓減小、集電極輸出電壓增大。輸入的包絡(luò)線信號經(jīng)BG2放大后輸出的波形形狀更為明顯，由集電極輸出并送入比較器電路。