CN218767101U

CN218767101U - 一种磁粉探伤机磁化电流测量装置

Info

Publication number: CN218767101U
Application number: CN202222823338.XU
Authority: CN
Inventors: 胡浩; 刘寒遥; 苏泽; 高鹰; 彭巨; 刘妍君
Original assignee: Hunan Institute of Metrology and Test
Current assignee: Hunan Institute of Metrology and Test
Priority date: 2022-10-26
Filing date: 2022-10-26
Publication date: 2023-03-28
Anticipated expiration: 2032-10-26

Abstract

本实用新型为一种磁粉探伤机磁化电流测量装置，包括电流互感器、直流分流器和主机，所述主机包括采样电阻和微处理器，所述电流互感器通过采样电阻连接所述微处理器，所述直流分流器连接所述微处理器，所述微处理器用于计算得到电流值；测量轴向磁化电流时，磁化线圈环绕被检工件，磁化线圈连接电流源，穿过所述电流互感器；测量周向磁化电流时，所述直流分流器代替被检工件，连接磁粉探伤机的两极。本实用新型提供了一种用于磁粉探伤机的电流测量的专用装置，既要适用不同类型磁化电流的高精度测量。

Description

一种磁粉探伤机磁化电流测量装置

技术领域

本实用新型涉及电流检测技术领域，尤其涉及一种磁粉探伤机磁化电流测量装置。

背景技术

磁粉探伤机利用铁磁性材料工件被磁化后，当工件存在缺陷时，造成磁化场的不连续，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示工件缺陷的位置、大小、形状和严重程度，探伤机基于可变电流源的原理而构建，一般可产生周向磁化电流和纵向磁化电流，有两组电流回路，磁化电流的精度是保障无损探伤的能力，是重要计量指标。全国计量机构依据JJF1273-2011磁粉探伤机校准规范，磁化电流可达上万安，为了便捷快速校准，同时考虑探伤机磁化电流准确度为5％或10％；

而国内的大电流测量类产品，通常仅有电流幅值的测量功能，并可用于对电流的输出精度进行溯源和校准，而没有电流输出时间的测量功能；国内的直流电流测量通常采用直流分流器，最大的测量规格达到20kA，电压降规格通常为25mV/50mV/75mV等，最佳测量精度约为±0.5％，但通常温度漂移较大；国内的交流电流测量通常采用电流传感器，最大的测量规格达到数千安培，但通常其测量性能仅限于工频范围，中高频条件下的测量精度会显著降低；因此需要一种磁粉探伤机的电流测量装置，既要适用不同类型磁化电流的高精度测量，也要对电流的输出时间进行测量。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本实用新型提供一种磁粉探伤机磁化电流测量装置，解决缺乏用于磁粉探伤机的电流测量的专用装置的问题，使得适用不同类型磁化电流的高精度测量。

(二)技术方案

基于上述的技术问题，本实用新型提供一种磁粉探伤机磁化电流测量装置，包括电流互感器、直流分流器和主机，所述主机包括采样电阻和微处理器，所述电流互感器通过采样电阻连接所述微处理器，所述直流分流器连接所述微处理器，以用于将电流值发送给所述微处理器；测量轴向磁化电流时，磁化线圈环绕被检工件，磁化线圈连接电流源，穿过所述电流互感器；测量周向磁化电流时，所述直流分流器代替被检工件，连接磁粉探伤机的两极。

进一步的，所述主机还包括运算放大器和模数转换器，所述采样电阻通过运算放大器和模数转换器连接所述微处理器，所述直流分流器通过运算放大器和模数转换器连接所述微处理器。

进一步的，所述主机还包括连接所述微处理器的数据存储器、显示模块和通信模块。

进一步的，所述主机还包括用于时间测量的采样控制模块，连接所述微处理器和模数转换器。

进一步的，所述电流互感器为霍尔传感器，型号为RG SIHD3000KFI。

进一步的，所述直流分流器上安装了一个监控补偿模块，所述监控补偿模块连接所述直流分流器和微处理器。

进一步的，所述监控补偿模块为温度传感器或监测模块，所述温度传感器用于测量被测对象的温度值，所述监测模块用于监测直流分流器电流大小。

进一步的，所述微处理器采用TH5100-DIG-YZ-V10。

进一步的，所述通信模块包括232接口、USB、LAN，所述采样控制模块包括同步采样芯片AD7616BSTZ。

进一步的，将所述电流互感器、直流分流器和显示模块均放置在一个便携式的工程塑料仪器箱中，所述电流互感器和直流分流器放置在上排，所述显示模块安装在下排中间，电源、机壳地和通信模块的接口安装在下排右侧，电压电流测量端子安装在下排左侧，主机的其它模块采用手持式。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：

(1)本实用新型通过电流互感器结合磁粉探伤机磁化电流测量装置的主机，实现轴向磁化电流的测量，又通过直流分流器结合磁粉探伤机磁化电流测量装置的主机，实现周向磁化电流的测量，提供了一种兼具磁粉探伤机两种磁化电流的测量装置，输出统计分析数据，能更好地评判磁粉探伤机的运行状态，实现磁粉探伤机的快速、准确测试；

(2)本实用新型通过采用霍尔电流传感器，适用于磁粉探伤机中各种规格大电流铜排、导线进行测量，校准交直流的轴向磁化电流；通过监控补偿模块解决了直流分流器测量大电流时因温度造成的误差，使得轴向磁化电流和周向磁化电流实现较高精度的测量；

(3)本实用新型也通过采样控制模块实现电流测量时间的测量。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1为本实用新型实施例的磁粉探伤机磁化电流测量装置的工作原理框图；

图2为本实用新型实施例的测量轴向磁化电流示意图；

图3为本实用新型实施例的测量周向磁化电流示意图；

图4为本实用新型实施例的采样控制模块的连接示意图；

图5为本实用新型实施例的工程塑料仪器箱的布局结构图；

图中：1：电流互感器；2：直流分流器；3：主机；4：磁化线圈；5：磁粉探伤机两极；6：被检工件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

磁粉探伤机磁化电流测量装置如图1所示，包括电流互感器1、直流分流器2和主机3，所述主机3包括采样电阻、运算放大器、模数转换器、采样控制模块、微处理器、显示模块、通信模块和存储模块，将所述电流互感器1依次连接所述采样电阻、运算放大器，将所述直流分流器2连接所述运算放大器，所述运算放大器连接所述模数转换器，所述模数转换器连接所述微处理器和采样控制模块，所述微处理器连接所述数据存储器、显示器和通信模块。

所述电流互感器1将交流大电流转换成交流小电流，采样电阻将交流小电流转换成交流小电压；所述直流分流器2将直流大电流或交流大电流转换成交直流小电压；所述运算放大器将交流小电压或直流小电压放大后，经模数转换器将模拟信号转换为数字信号；所述微处理器对放大后的数字信号进行计算、分析、运算得到交流大电流或直流大电流的测量值和统计分析数据，统计分析数据包括最大值、最小值、平均值、跨度、稳定度、标准方差等；根据需要，进行轴向磁化电流或周向磁化电流的测量；

所述电流互感器1用于测量轴向磁化电流，如图2所示，测量磁粉探伤机轴向磁化电流时，因其采用多绕组磁化线圈4环绕被检工件6基于电磁铁磁化原理进行磁化试验，电流在线圈内产生平行与工件的轴向闭合磁场；因此，磁化线圈4连接电流源，穿过所述电流互感器1，从而采用电流互感器1直接测量电流源输出的单匝电流，再根据设备线圈匝数换算轴向磁化电流。

普通互感器是感性元件，接入后影响被测信号波形，其一般精度为3％～5％，且适合于50Hz正弦波形，本实施例中电流互感器1采用霍尔电流传感器，型号为RGSIHD3000KFI，从霍尔元件的控制电流端通入电流Ic，通过磁场产生霍尔电势，其大小正比于被测电流I和磁通密度B的乘积，本身带宽要强于普通互感器，基本满足到1kHz，但足以满足适用于磁粉探伤机中各种规格大电流铜排、导线进行测量，校准交直流的轴向磁化电流。

所述直流分流器2用于测量周向磁化电流，型号为伊莱科FL-2/200A/75mv，如图3所示，测量磁粉探伤机周向磁化电流时，因其两个机头间合拢压夹被检工件6进行通电流试验，该电流将产生环绕直流分流器2并与直流分流器2垂直的周向闭合磁场；因此，对其周向磁化电流测量可采用直流分流器2代替被检工件6直通电流，串联在磁粉探伤机两极5，而获取直流分流器2上的压降，从而计算得到大电流测量结果，测得周向磁化电流。

本实施例采用直流分流器2测量大电流，其本质上是一个低值四端电阻，采用黄铜和锰铜或其它合金材料制作，使用时将直流分流器2串联在大电流回路中，当通过直流电流时，会在其两端产生毫伏级的直流电压信号，通过测量该直流电压信号的大小，根据欧姆定律即可计算得到被测电流的大小，但由于采用的金属材料，考虑直流分流器2进行大电流测量时因温度变化引起的测量结果偏差问题，直流分流器2上安装了一个监控补偿模块，所述监控补偿模块连接所述直流分流器2和微处理器，用于采集数据发送给微处理器，在微处理器计算时对数字形式的放大电流进行温度补偿，确保大电流测量的准确度；所述监控补偿模块可以是温度传感器，测量被测对象的温度值发送给微处理器，根据温度进行补偿，也可以是监测模块，通过监测电流大小，按照发热能能量E＝I²Rt作为真实发热偏差进行补偿，其中，涉及的温度补偿算法均为现有技术，型号为MLX90614ESF-DCI-000-TU TO-39。

此外，采样控制模块采集电流测量过程中的采样点数，为一种通过同步采样芯片AD7616BSTZ实现的电流采样控制模块，如图4所示，将采样点数发送给微处理器，在确定的采样频率下，相邻两个采样点之间的时间间隔是确定的，再根据所述采样点数计算得到采样时间，从而得到电流互感器1或直流分流器2进行测量采样的时间，该采样时间的计算方法为现有技术；

所述微处理器包括FPGA和CPU芯片，采用TH5100-DIG-YZ-V10实现，所述微处理器将得到的交流大电流或直流大电流的测量值、统计分析数据和测量时间发送到存储模块存储，显示模块显示，或通过通信模块传输出去，所述通信模块包括232接口、USB、LAN等，所述显示模块采用LCD显示屏。

考虑到测量装置的便携性，将电流互感器1、直流分流器2和显示模块均放置在一个耐用的工程塑料仪器箱中，结构布局如图5所示，电流互感器1和直流分流器2放置在上排，下排中间安装显示模块，下排右侧用于安装电源模块、机壳地和通信模块的接口，下排左侧用于安装电压电流测量端子，主机3的其它模块采用手持式。

综上可知，通过上述的一种磁粉探伤机磁化电流测量装置，具有以下技术效果：

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims

1.一种磁粉探伤机磁化电流测量装置，其特征在于，包括电流互感器、直流分流器和主机，所述主机包括采样电阻和微处理器，所述电流互感器通过采样电阻连接所述微处理器，所述直流分流器连接所述微处理器，以用于将电流值发送给所述微处理器；测量轴向磁化电流时，磁化线圈环绕被检工件，磁化线圈连接电流源，穿过所述电流互感器；测量周向磁化电流时，所述直流分流器代替被检工件，连接磁粉探伤机的两极。

2.根据权利要求1所述的磁粉探伤机磁化电流测量装置，其特征在于，所述主机还包括运算放大器和模数转换器，所述采样电阻通过运算放大器和模数转换器连接所述微处理器，所述直流分流器通过运算放大器和模数转换器连接所述微处理器。

3.根据权利要求2所述的磁粉探伤机磁化电流测量装置，其特征在于，所述主机还包括连接所述微处理器的数据存储器、显示模块和通信模块。

4.根据权利要求3所述的磁粉探伤机磁化电流测量装置，其特征在于，所述主机还包括用于时间测量的采样控制模块，连接所述微处理器和模数转换器。

5.根据权利要求4所述的磁粉探伤机磁化电流测量装置，其特征在于，所述电流互感器为霍尔传感器，型号为RG SIHD3000KFI。

6.根据权利要求5所述的磁粉探伤机磁化电流测量装置，其特征在于，所述直流分流器上安装了一个监控补偿模块，所述监控补偿模块连接所述直流分流器和微处理器。

7.根据权利要求6所述的磁粉探伤机磁化电流测量装置，其特征在于，所述监控补偿模块为温度传感器或监测模块，所述温度传感器用于测量被测对象的温度值，所述监测模块用于监测直流分流器电流大小。

8.根据权利要求7所述的磁粉探伤机磁化电流测量装置，其特征在于，所述微处理器采用TH5100-DIG-YZ-V10。

9.根据权利要求8所述的磁粉探伤机磁化电流测量装置，其特征在于，所述通信模块包括232接口、USB、LAN，所述采样控制模块包括同步采样芯片AD7616BSTZ。

10.根据权利要求9所述的磁粉探伤机磁化电流测量装置，其特征在于，将所述电流互感器、直流分流器和显示模块均放置在一个便携式的工程塑料仪器箱中，所述电流互感器和直流分流器放置在上排，所述显示模块安装在下排中间，电源、机壳地和通信模块的接口安装在下排右侧，电压电流测量端子安装在下排左侧，主机的其它模块采用手持式。