基于GMR传感器的无损探测系统的设计

【摘要】无损检测是利用材料内部结构的异常或缺陷的存在所引起的热、声、光、电、磁等信号的变化，来确定被检测对象的特征及缺陷，以评价构件的使用性能。随着现代电子信息技术和自动化技术的发展，无损检测已经成为现代工业生产中质量控制和质量保证的重要的检测与测试手段。电涡流检测(EddyCurrentTesting，ECT)是常用于的无损检测领域方面的五大检测方法（超声波探测、射线探测、磁粉探测、渗透探测、涡流探测）之一，具有非接触式测量的优点，而且不会污染环境，于是成为常用的工业产品、机器设备等金属材料和设备成品或者半成品在线检测表面或者内部缺陷的主要检测方法之一，大量的应用于航空工业、航天工业、汽车设备生产、核电站检测等重要部门。但是常规的电涡流检测系统由于趋肤效应的影响，只能检测金属物体表层的缺陷，同时，检测结果数据只能由有经验的工人操作阻抗平面图来识别，不便实现自动化检测。为了减少常规涡流检测系统的人工干预程度、便于实现自动化检测，本文采用高灵敏度的巨磁电阻（GMR）芯片作为敏感元件，设计了一款新型的无损探测系统。该系统基于涡流检测的基本原理，采用AD9850直接频率合成器和TDA2030A功率放大芯片搭建交变电流信号发生电路，利用GMR磁传感器来直接提取被测金属有缺陷时引起的涡流磁场变化量。本文所设计的交变电流信号发生模块可以实现输出电压可连续调节，输出频率可根据软件设置以100Hz为步长进行调节，输出频率范围为100-２0kHz。本文利用AnsfotMaxwell软件进行了验证，当线圈通以200mA交变电流时，被测物体缺陷处磁场变化量为0.3mT，通过GMR传感器可以灵敏的探测到该磁场的变化量，因此可以根据传感器输出的电压信号直观的检测到被测金属的缺陷情况。本文最后对所设计的无损探测系统进行了实物测试，测试结果证明该系统测量性能可靠，能够准确识别金属物体的边缘和缺陷。
【作者】刘建文；
【导师】钱正洪；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，集成电路工程，2014，硕士
【关键词】无损探测；GMR传感器；涡流检测；

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