基于涡流传感的金属表面缺陷检测方法研究

针对发动机涡轮叶片在制造及服役的过程中极易产生微裂纹的问题,以航空铝合金6A02为研究对象,对传统的涡流传感探头进行了有限元建模及参数优化。分析了激励线圈与特定被测金属材料耦合作用时的传感特性,基于巨磁阻(GMR)芯片设计了用于检测微细裂纹的电涡流探头并开发了相应的测试系统,研究了探头扫描方向与GMR芯片敏感轴对检测结果的影响,提出了基于小波分析的噪声消除和特征识别的数据处理方法,得到了良好的效果。实验表明探头具有高灵敏度,能够达到200μm宽度的检测水平。     

TMR自校零数字电流传感器及其自校零方法

正本发明公开一种TMR自校零数字电流传感器及其自校零方法。通过TMR电桥芯片、放大器和模数转换器将被测电流信号转换成电压信号,经过放大和模数转换生成测量数据;TMR电桥芯片的噪声数据被数字信号处理器分析后,运算得到激励线圈所需激励电压,通过数模转化器及驱动器施加到激励线圈,产生垂直于TMR灵敏度方向的激励磁场,对TMR电桥芯片进行降低噪声;再采集和分析噪声情况,最终实现TMR零点的自动校准。本发明可以有效地测量电流信号,测量结果精度高动态大,能够有效降低系统的成本。     

基于FPGA的内建自测试的实现研究

内建自测试技术源于激励-响应-比较的测试机理,信号可以通过边界扫描传输到芯片引脚,因而即使BIST本身发生故障也可以通过边界扫描进行检测;为了解决大规模SOC芯片设计中BIST测试时间长和消耗面积大的问题,提出了一种用FPGA实现BIST电路的方法,对测试向量发生器、被测内核和特征分析器进行了研究;通过对被测内核注入故障,然后将正常电路和注入故障后的电路分别进行仿真,比较正常响应和实际响应的特征值,如果相等则认为没有故障,否则发生了特定的故障;利用ModelSim SE 6.1f软件仿真结果表明了该方法的正确有效性和快速性。     

红外热像仪检测诊断系统电路设计与实现

为实现对红外热像仪设备的性能检测和故障诊断,促进红外系统检测设备的国产化,设计了红外热像仪检测诊断系统的电路单元;以工控机为核心,由红外平行光管、黑体及电路系统共同构建了检测诊断系统;通过图像采集卡对被测设备的输出图像进行采集,由工控机实现对图像的分析和处理,计算NETD、MRTD等关键指标;设计电信号激励与检测单元,为被测电路提供激励信号和输出响应的采集分析,实现对电路系统的指标检测和故障诊断;实验测试表明,该检测系统电路达到了设计指标要求;目前,该系统已成功应用于某小型红外系统的测试.     

电磁无损检测电路系统研究与设计

电磁无损检测系统,主要应用于对导体材料进行缺陷检测的一种装置.电磁无损检测电路系统主要包括激励信号发射电路和检测接收电路两部分.由MSP430单片机控制DDS芯片AD9958产生标准的正弦波信号,作用在检测探头上,使得在被测导体材料上产生涡流信号.通过检测接收电路对涡流信号的处理,得出涡流信号的幅值和相位,从而可以对缺...     

基于Hall和GMR的多传感器融合方法及实现

目前霍尔传感器（Hall）和巨磁阻（GMR）传感器均广泛地应用于电力系统电流测量。为同时发挥二者的优势、降低各自的局限性,在分析Hall和GMR的温度特性、噪声特性和被测电流范围的基础上,提出了一种基于Hall和GMR的多传感器融合方案。在定义GMR和Hall的灵敏度差值ΔS基础上,将被测电流i和灵敏度差值ΔS构成的融合域划分为四个域,在域Ⅱ、Ⅲ采用多传感加权观测融合Kalman滤波算法,将Hall和GMR的观测量和观测噪声融合后与状态方程联立进行Kalman滤波;在域Ⅰ采用数据加权融合最优权值分配的方法,给Hall的测量数据赋予较大权值,GMR的测量数据赋予较小的权值;在域Ⅳ,权值分配情况相反,各域之间可实现数据融合的平滑过渡。基于多传感器融合方法,设计了一种组合式闭环电流传感器,包括磁芯、电路部分设计及仿真。仿真和样机实验结果表明,在域Ⅱ、Ⅲ时多传感器融合值与真实值的均方根误差低至0.004;在域Ⅰ、Ⅳ时电流测量的相对误差Ei均在0.255 %以下。与单一传感器相比,多传感器融合的方法使组合式传感器测量电流范围增大,适用于温度变化范围较大的场景,电流测量精度及可信度更高。     

一种用于钢球表面缺陷检测的电涡流传感器研究

电涡流检测法可以非接触性地检测钢球表面和亚表面缺陷,检测信号与激励频率裂纹的深度以及被测钢球的电磁特性有关。由于干扰信号的串入,所以应对涡流探头的输出信号进行处理。在处理的过程中引入相敏检波法,对输出信号进行正交分解和坐标旋转,从而将干扰信号变换到X轴方向,避免对缺陷信号的干扰。实验证明该传感器检测效果良好。     

基于半波激励的磁调制传感器设计与验证

基于磁调制传感器的工作原理,创新性的提出了通过采用半波激励信号简化设计双磁芯磁调制传感器的方法.传统磁调制传感器是在环形磁芯一次绕组中通以完整的方波、正弦波或锯齿波作为激励信号,然后提取磁芯二次绕组中感应信号的二次谐波来对被测直流信号进行检测的,此二次谐波反映被测直流信号的大小与方向.笔者通过实验发现,若通以半波激励,可反映被测直流信号的谐波由二次谐波变为一次谐波,此时相敏检波电路参考信号无需倍频,因而在器件中可省去倍频电路.分别采用方波、正弦波和锯齿波及其相应的半波作为激励信号进行了实验分析,结果表明,半波激励可以获得更为理想的检测波形,能更好地反映被测电流的大小,提高传感器的灵敏度.     

LED芯片封装在线非接触检测系统

根据p-n结的光生伏特效应,采用交变光源照射待测LED芯片,在封装的短路支架上激励出光生短路电流;通过对该微弱电流信号的测量,判断引脚式封装的LED芯片在压焊工艺中/后的功能状态及焊线质量,实现LED芯片的非接触检测。构建了以单片机为控制核心的测试系统,采取了提高系统检测准确性和检测效率的措施,实现了系统控制、数据处理分析等功能。实验结果表明,该系统能正确检测红光、黄光及绿光LED芯片,系统检测效率高,单个LED芯片的检测时间仅为10ms,适用于实际LED生产时引脚式封装工艺过程中的在线检测。     

基于多层GMR材料的电流传感器设计与实验研究

将磁芯和两个磁屏蔽层引入GMR电流传感器,以提高其灵敏度和精度;并在磁芯中加入偏置绕组以提供偏置磁场。建立了传感器的数学模型,用于分析闭环电流传感器的影响因素。基于分析和仿真结果,设计了样机。测试并对比分析了磁滞对传感器的影响、测量范围、频率响应以及电流传感器的相对误差。所设计的电流传感器具有灵敏度高,精度高,相对误差小(0.8%)的优点。在被测电流值为20 A情况下,被测电流的频率范围高达300 kHz。     

基于Tx-Rx探头的异种金属焊缝缺陷检测及定量分析

异种金属焊接结构在使用过程中容易产生损伤,因此需对其进行检测;脉冲涡流一发一收式非同轴(Transmitter Receiver,Tx-Rx)探头可应用于异种金属焊缝缺陷检测;然而,考虑到异种金属焊接构件成分多样、结构复杂的特点,需对Tx-Rx探头的摆放位置进行了优化;首先,建立仿真模型,讨论了激励线圈的摆放位置对试件中涡流及涡流扰动的影响,结果表明,当激励线圈位于带堆焊的合金钢上方时,其表面涡流强度及涡流扰动强度较大;其次,建立实验平台,实验表明,当激励线圈放置在带堆焊的合金钢上方时,其检测信号幅值和差分信号幅值最大;最后利用差分信号的峰值对焊缝缺陷的定量展开分析;脉冲涡流Tx-Rx探头的研究可为其在异种金属焊缝缺陷的应用提供参考.     

Detection and characterization of defects using GMR probes and artificial neural networks

This work presents an eddy-current testing system based on a giant magnetoresistive (GMR) sensing device. Non-destructive tests in aluminum plates are applied in order to extract information about possible defects: cracks, holes and other mechanical damages. Eddy-current testing (ECT) presents major benefits such as low cost, high checking speed, robustness and high sensitivity to large classes of defects. Coil based architecture probes or coil-magnetoresistive probes are usually used in ECT. In our application the GMR sensor is used to detect a magnetic field component parallel to a plate surface, when an excitation field perpendicular to the plate is imposed. A neural network processing architecture, including a multilayer perceptron and a competitive neural network, is used to classify defects using the output amplitude of the eddy-current probe (ECP) and its operation frequency. The crack detection, classification and estimation of the geometrical characteristics, for different classes of defects, are described in the paper.     

基于GMR传感器的电涡流检测系统关键技术研究

设计了一种基于巨磁电阻（GMR）的新型电涡流探头及其检测实验系统,重点阐述了系统的工作原理、系统各部分所采用的关键技术及设计中需注意的问题,并对多层铝板试件进行了检测实验研究。实验结果表明：设计的GMR电涡流探头在多层导电结构深层缺陷检测时,与相应的线圈式探头相比,具有更高的灵敏度和更强的深层缺陷检测能力。     

基于模糊神经网络的智能巨磁电阻传感器设计

在清华大学微纳器件和系统实验室制备了一种高性能的巨磁电阻(GMR)自旋阀.因为该GMR磁传感器的输出呈高度非线性,不利于后端客户的应用,所以设计了一种用于线性校正用途的模糊神经网络(FNN),并以此构建了智能GMR磁传感器系统,通过Matlab仿真试验验证了该方法的有效性.最后,讨论了单芯片系统(SOC)实现该智能GMR磁传感器的可行性,为进一步的系统集成提供了理论基础.     

基于GMR磁传感器的钢丝绳励磁结构设计

为实现钢丝绳无损检测设备对钢丝绳局部缺陷（LF）和截面损失（LMA）的检测,在基于GMR传感器的基础上设计钢丝绳励磁装置。通过高灵敏度GMR传感器的多层排布方式来减小漏磁信号中的干扰。对励磁方式提出永磁励磁法与直流励磁法相结合的复合励磁法,可很好地调整励磁强度,同时分析了励磁装置中各参数对励磁性能的影响,给出信号检测电路,总体设计可满足钢丝绳无损检测设备对LF和LMA的检测要求。     

基于巨磁电阻位移传感器的固体热胀系数测量

介绍磁性纳米多层膜中的自旋极化输运和巨磁电阻效应,利用巨磁电阻传感器和小磁钢设计一种高灵敏度位移传感器,并精确测量金属的热膨胀系数,测量金属热膨胀系数不确定度一般优于3％．     

自旋阀多层膜巨磁电阻的研制

阐述了多层膜巨磁电阻自旋阀的设计原理和采用金属掩膜版磁控溅射的方法研制多层膜巨磁电阻自旋阀的工艺.制造的多层膜巨磁电阻采用[Co/Cu/Co]三重结构.同时分析了制备的Cu、Co纳米膜的形貌以及利用自旋阀GMR传感器测试得到的实验校准数据并绘制出输出-输入曲线.实验结果表明,制造的巨磁电阻提高了低场下的磁灵敏度,可以用来检测不同方位地磁场的大小,用该方法制造巨磁电阻的迟滞为0.01%F.S.文中介绍的多层膜巨磁电阻制造方法具有工艺简单、可与IC工艺相兼容的优点,有推广应用前景.     

基于C8051F021的焊缝检测通道设计

为了解决在焊缝检测过程中,传感器拾取信号的处理问题。本文提出以SOC(systemonchip,片上系统)的C8051F021为基础,采用时间触发器分时处理焊缝和GMR(Giant Magneto Resistive,巨磁阻)焊枪悬浮高度传感器等信息,设计出焊缝的自动焊接检测通道。经试验表明,这些电路抗干扰能力强、实时性好,其采样精度完全满足控制系统的要求。具有很好的实用价值。     

巨磁电阻效应的研究与应用

巨磁电阻效应位居当前凝聚态物理研究热点中的首位，因此得到了国内外研究人员的广泛重视。本文首先阐述巨磁电阻效应的作用机理及研究现状，进而对其应用进行综述，深人分析了几种巨磁电阻传感器的特性、工作原理、应用领域及存在问题，最后对巨磁电阻传感器的应用前景进行了展望。     

基于巨磁电阻传感器的磁珠检测方法

根据多层膜巨磁电阻(GMR)传感器检测速度快、灵敏度高、仪器易于小型化的特点,比较了不同磁场激励方式与输出信号处理方法,采用电桥电压与激励磁场双调制的检测方法,提高了传感器的信噪比,实现了微米磁珠的定量检测和纳米磁珠的定性检测.