磁化技術(shù)與磁檢測(cè)器的設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u14324磁化技術(shù)與磁檢測(cè)器的設(shè)計(jì)案例 1212371.1磁化技術(shù) 1206781.1.1磁化原理 1104311.1.2磁化方式 2129931.2磁檢測(cè)器的設(shè)計(jì) 21.1磁化技術(shù)磁性無(wú)損檢測(cè)(NDT)主要是將無(wú)損檢測(cè)定輸出來(lái)的物理能量或者狀態(tài)信號(hào)轉(zhuǎn)換成一種可以用來(lái)作為磁場(chǎng)介質(zhì)進(jìn)行測(cè)量的無(wú)損磁場(chǎng)信號(hào),將其經(jīng)磁電轉(zhuǎn)換裝置或者磁電傳感器轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的無(wú)損電信號(hào),進(jìn)行必要的分析及處理。磁性檢查主要指對(duì)材料及其磁性在電路中的磁特性進(jìn)行檢測(cè)、衡量或評(píng)估。因此,檢測(cè)技術(shù)是由磁場(chǎng)信號(hào)的產(chǎn)生與形成和對(duì)磁場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量?jī)煞矫娼M成,電信號(hào)的研究與分析及其處理也是它的核心,是新型材料、新構(gòu)件、新工藝以及它們的綜合應(yīng)用。該項(xiàng)技術(shù)最顯著特點(diǎn)就在于它采用了計(jì)算機(jī)信息處理。1.1.1磁化原理在磁性無(wú)損檢測(cè)技術(shù)中，磁性是實(shí)現(xiàn)檢查的第一步。這決定了測(cè)量對(duì)象是否能生成測(cè)量信號(hào)和可分離磁場(chǎng)信號(hào)的足夠強(qiáng)度，也影響測(cè)試信號(hào)的性能特性和測(cè)試設(shè)備的構(gòu)造特性。磁場(chǎng)中的物質(zhì)，由于磁場(chǎng)的影響，總是顯示出特定的磁性。這種現(xiàn)象被稱為磁化?？梢源呕奈镔|(zhì)叫做磁介質(zhì)。包括空氣在內(nèi)的所有物質(zhì)都可以磁化，因此是磁介質(zhì)。物質(zhì)的磁性是由電子的軌道運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。如果不存在外部磁場(chǎng)，則物質(zhì)自身的自旋和軌道的磁矩合計(jì)為零，因此對(duì)象本身不顯示磁性。在外部磁場(chǎng)的影響下，磁區(qū)會(huì)旋轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，因此從外部看上去帶有磁性。1.1.2磁化方式磁化方式按所用勵(lì)磁磁源分為下述幾種:（1）在交流磁化被測(cè)量成分中，交流磁場(chǎng)容易產(chǎn)生表皮效應(yīng)和渦流，但是交流磁化強(qiáng)度容易控制，是容易獲得50Hz的高功率交流電流源的結(jié)構(gòu)。磁控器簡(jiǎn)單且低成本。（2）直流磁體分為直流脈沖電流磁化方式和直流定電流磁化方式。前者比后者更容易電氣實(shí)現(xiàn)，一般用于剩余磁場(chǎng)檢測(cè)方式的部件的電磁。（3）永久磁鐵磁體是以永久磁體為勵(lì)磁源的永久磁體，是一種沒有電流源的著磁，DC定電流著磁體具有相同的特性，但是在調(diào)整電磁強(qiáng)度方面卻沒有那么方便一般來(lái)說(shuō)，磁回路的設(shè)計(jì)保證了電磁強(qiáng)度。對(duì)于不同的永久磁鐵，為了實(shí)現(xiàn)最佳的磁電路，磁電路設(shè)計(jì)必須充分發(fā)揮與各自磁特性相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。（4）復(fù)合磁化在上述的磁化方法中，獨(dú)立的磁化環(huán)只能在特定方向上磁化鐵磁性部件，即單向的磁化。因?yàn)閱蜗蛑艡z測(cè)不充分，所以需要采用復(fù)合著磁方式。復(fù)合磁化強(qiáng)度是將DC磁場(chǎng)和DC磁場(chǎng)、DC磁場(chǎng)和AC磁場(chǎng)、AC磁場(chǎng)以一定角度（相互正交等）合成磁場(chǎng)，形成目標(biāo)磁場(chǎng)。改變方向或可控制的磁化方向，對(duì)組件進(jìn)行磁化。當(dāng)然，這種陶瓷結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制電路也需要提高要求。1.2磁檢測(cè)器的設(shè)計(jì)在檢測(cè)系統(tǒng)中,重要的第一步就是檢測(cè)器設(shè)計(jì)。磁電波檢測(cè)器的內(nèi)部一個(gè)核心部件就是它內(nèi)部的電磁傳感器控制元件。感磁控制元件主要用途指的也就是對(duì)于物理磁場(chǎng)敏感,能把某個(gè)物理量級(jí)的變化信號(hào)轉(zhuǎn)換變大為強(qiáng)磁電信號(hào)的電磁傳感器。感應(yīng)元件線圈、霍爾元件、感應(yīng)二極管、電磁管和電阻器等,電磁電阻元件主要成分有很多不同類型。鑒于需要考慮到元件使用的成本經(jīng)濟(jì)性和元件設(shè)計(jì)的技術(shù)實(shí)用性,采取霍爾元件設(shè)計(jì)作為靜物和電磁場(chǎng)的感應(yīng)傳動(dòng)元件,感受靜物和電磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)改變霍爾元件,簡(jiǎn)單的外結(jié)構(gòu),小巧的體積,寬廣的頻率響應(yīng),寬廣的動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍,長(zhǎng)期的使用壽命,更重要的是不與測(cè)量對(duì)象的組件接觸。因?yàn)榛魻栐膭?dòng)作原理是基于霍爾效應(yīng)，所以在這里簡(jiǎn)單介紹霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，是由美國(guó)物理學(xué)家的霍爾(E.H.Hall)在1879年命名的。由于霍爾效應(yīng)明顯受到半導(dǎo)體材料的影響，現(xiàn)在存在著用半導(dǎo)體材料制作的各種霍爾元件，霍爾效應(yīng)的應(yīng)用范圍非常廣泛。這如圖1.2所示。圖1.2霍爾效應(yīng)原理將一塊半導(dǎo)體薄片放在垂直于其表面的磁場(chǎng)B中，在其1、2、3、4側(cè)面分別引出兩對(duì)接線，當(dāng)沿4、3方向(x方向)通以電流I時(shí)，就會(huì)在1、2兩面對(duì)稱的位置上產(chǎn)生霍爾電壓：(3－1)式中KH稱為霍爾元件靈敏度，單位為V/A·T，Ub稱為霍爾電壓，若知道了霍爾元件的Kh，測(cè)出I和Uh就可算出磁場(chǎng)B的大小，這就是霍爾元件測(cè)磁場(chǎng)的基本原理。圖1.3霍爾元件補(bǔ)償電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的霍爾傳感器的信號(hào)預(yù)處理電路主要由不等電位補(bǔ)償電路、差動(dòng)放大電路、電壓比較電路、邏輯或電路構(gòu)成。電位的不均勻是由于器件本身的物理加工缺陷，在將感應(yīng)電壓傳送到下一個(gè)處理電路之前需要進(jìn)行零修正?？梢杂脠D1.3的電路來(lái)補(bǔ)償。使用電阻R1進(jìn)行零調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)不