一種基于PIC單片機的便攜式磁記憶檢測儀(06-100)
引言
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/81450.htm 金屬構件和零部件發生損壞的主要原因，是各種微觀和宏觀機械應力集中導致疲勞失效，其基本特征表現為材料在低于靜強度極限的交變應力持續作用下，生成多種類型的微觀內部缺陷，并逐漸演化為宏觀裂紋，裂紋擴展最終導致結構破壞。因此，進行疲勞分析，有效評價應力變形狀況，測定未來裂縫發展的位置、大小和方向，成為評價金屬零部件與構件結構強度和可靠性的一個重要依據。為了及時準確的找出最大機械應力變形區域，20世紀90年代后期，以杜波夫為代表的俄羅斯學者率先提出一種嶄新的診斷技術—金屬磁記憶檢測。本文采用PIC單片機，設計了高性價比的便攜式磁記憶檢測儀，具有低成本、低功耗和快速檢測等特點，可以滿足各種場合，特別是難以到達部位的應力集中區檢測。
磁記憶檢測
鐵磁學研究表明，當彈性應力作用于鐵磁材料時，鐵磁體不但會產生彈性應變，還會產生磁致伸縮性質的應變，改變其自發磁化的方向，這就是磁彈性效應。根據“實際存在的狀態必定是能量最小的狀態”原則，由于磁機械效應的作用引起工件內部的磁疇重新取向排列，以增加磁彈性能的形式來抵消應力能的增加，結果在鐵磁工件內部產生的磁場強度將高于地球磁場強度，在應力集中區，形成類似缺陷的漏磁場分布形式，磁場的切向分量Hp(x)為最大值，而法向分量Hp(y)在應力集中線兩側符號發生變化，應力集中線處有過零點。磁記憶檢測技術，是基于磁記憶效應原理的全新無損檢測方式。磁記憶檢測技術在地磁環境下，通過對鐵磁材料所制成的工件表面散射磁場法向分量Hp(y)的測量，確定工件應力集中區域，從而有效預測缺陷發生的區域。
磁記憶檢測儀的硬件設計
便攜式磁記憶檢測儀主要由傳感器、單片機、運算放大器、LCD顯示器和相應軟件組成(見圖1)。
便攜式磁記憶檢測儀以單片機PIC16LF873A為核心，用HMC1052兩軸磁阻傳感器檢測法向分量Hp(y)的X分量和Y分量，經過信號放大后，送單片機PIC16LF873A的A/D轉換通道，獲得的數據經計算得到Hp(y)值，送LCD顯示。為檢測方便，設置了兩個檢測通道，作為應力集中線Hp(y)符號比較的依據。置位/復位電路對磁阻傳感器施加置位/復位電流，避免地球磁場對測量結果影響。
單片機采用PIC16LF873A，它有4KB FLASH 存儲器，192字節RAM、128字節EEPROM、10位A/D轉換器等，幾乎不需要外圍擴展電路就可以直接使用。RA口設置成A/D轉換功能，用于處理雙通道磁阻傳感器信號。RB口的中斷功能用于鍵盤處理，設有校驗、置位/復位、通道1、通道2和ON/OFF5個功能鍵。RC口中的六個引腳，用于LCD顯示器控制。采用兩個SMS0801B兩線制串行LCD顯示器，電源由單片機RC口的一個引腳供電，這樣便于對LCD顯示器控制，降低系統功耗。顯示器可以顯示每個通道的磁場強度(單位是Gs)、鍵盤信息、電池電壓低和超量程等信息。EEPROM用于保存修正值。
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