管道運(yùn)輸業(yè)作為五大運(yùn)輸業(yè)之一,具有著連續(xù)、經(jīng)濟(jì)、低損耗、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。但是,隨著管齡的增長(zhǎng),管壁出現(xiàn)損傷是不可避免的。為了防止管壁損傷帶來(lái)的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失,漏磁檢測(cè)作為常用的方法被用于管壁損傷的高效排查。而磁敏傳感器作為漏磁檢測(cè)系統(tǒng)的核心器件,對(duì)損傷檢測(cè)的效果起著重要作用�；ㄕ淮磐ㄩT(mén)傳感器是一種利用磁調(diào)制原理,工作在基波模式下的正交磁通門(mén)磁傳感器,相比傳統(tǒng)的霍爾元件磁傳感器,它具有靈敏度高、定向性好、分辨率高、體積小、不易損壞等優(yōu)點(diǎn)。本文調(diào)研了基波正交磁通門(mén)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀后,基于其工作原理,開(kāi)展基波正交磁通門(mén)傳感器探頭制作,設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路,并對(duì)基波正交磁通門(mén)傳感器優(yōu)化,預(yù)期可以適用于漏磁檢測(cè)系統(tǒng)。本文首先以基波正交磁通門(mén)工作原理為基礎(chǔ),用低矯頑力的鈷基合金絲磁芯和漆包線繞制的線圈構(gòu)造單磁芯單線圈的磁通門(mén)探頭。進(jìn)而,對(duì)基波正交磁通門(mén)傳感器的激勵(lì)電路和信號(hào)處理電路模塊進(jìn)行設(shè)計(jì),并集成實(shí)驗(yàn)電路。隨后,針對(duì)靈敏度優(yōu)化制定實(shí)驗(yàn)方案,并依據(jù)實(shí)驗(yàn)方案探究激勵(lì)參數(shù)(交流激勵(lì)振幅I_(ac)、直流偏置I_(dc),交流激勵(lì)頻率f)與基波正交磁通門(mén)傳感器靈敏度關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在保證基波工作模式下(I_(ac)I_(dc)),基波正交磁通門(mén)傳感器靈敏度可以通過(guò)增加交流激勵(lì)的振幅、減小直流偏置,并使交流激勵(lì)頻率選在諧振頻率附近可以獲得高靈敏度,優(yōu)化后的靈敏度為53.004mV/μT,量程-51.7-51.7μT。考慮到基波正交磁通門(mén)傳感器量程較小(與地磁場(chǎng)大小50.056μT相當(dāng)),難以滿足漏磁檢測(cè)系統(tǒng)需求,引入積分反饋和直接反饋兩種反饋機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)量程擴(kuò)展。在反饋電阻為7kΩ時(shí),積分反饋電路不僅沒(méi)有降低基波正交磁通門(mén)傳感器的靈敏度,而且把量程擴(kuò)展了4.7倍。而受限于工作原理,采用直接反饋電路雖然能擴(kuò)展量程,但會(huì)損害基波正交磁通門(mén)傳感器靈敏度;直接反饋電阻增大到10kΩ時(shí),盡管量程提高了2倍,但靈敏度卻只保持原有的53.8%�？梢�(jiàn),與直接反饋機(jī)制相比,積分反饋機(jī)制更適合于擴(kuò)展基波正交磁通門(mén)傳感器量程。本文研究為基波正交磁通門(mén)傳感器應(yīng)用于漏磁檢測(cè)系統(tǒng)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù),為靈敏度優(yōu)化和量程擴(kuò)展提供有效方法。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U178;TP212
【部分圖文】：

通過(guò)檢測(cè)管道是否存在漏磁場(chǎng)發(fā)現(xiàn)缺陷的方法[9-11]，其檢測(cè)原理如圖1.1 所示，圖（a）表示，正常無(wú)損管道面被磁化后，磁感應(yīng)線均勻分布在管道壁內(nèi)部，沒(méi)有漏磁，磁傳感器探頭不會(huì)檢測(cè)到漏磁場(chǎng)；圖（b）表示，有損傷的管道壁磁化后，磁感應(yīng)線會(huì)不規(guī)則分布，不僅分布在管壁內(nèi)，還會(huì)分布在管道壁外，這就產(chǎn)生了漏磁現(xiàn)象，磁場(chǎng)傳感器探頭會(huì)測(cè)出漏磁大小。（a） （b）圖 1.1 漏磁檢測(cè)系統(tǒng)原理示意圖Fig1.1 Principle diagram of magnetic leakage flux inspection漏磁檢測(cè)技術(shù)中，操作者還可以根據(jù)對(duì)漏磁測(cè)量結(jié)果分析，推測(cè)出管道損傷形狀、深度和位置等相關(guān)信息，而且漏磁檢測(cè)具有檢測(cè)速度快，效率高，精度準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)缺陷可以進(jìn)行量化處理

合肥工業(yè)大學(xué)專業(yè)碩士研究生學(xué)位論文的外磁場(chǎng)強(qiáng)度，即磁場(chǎng)強(qiáng)度大于 Hs 時(shí)，磁芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度將達(dá)到最大值 Bs，Bs又稱作飽和磁化值；Br 代表剩余磁化值，即當(dāng)外磁場(chǎng)不存在時(shí)，磁芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度值。一般磁通門(mén)磁芯材料會(huì)采用磁導(dǎo)率高，矯頑力小的軟磁材料，因此為了分析方便，軟磁材料的磁滯回歸線可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化成如圖 2.2（b），分段式簡(jiǎn)化模型。B

（a） （b）圖 2.3 （a）激勵(lì)信號(hào)隨時(shí)間變化趨勢(shì)，（b）磁芯磁導(dǎo)率隨時(shí)間變化趨勢(shì).3 (a) Dependence of excitation signal on time, (b) Dependence of permeability o以上分析，μ（t）是個(gè)周期偶函數(shù)，結(jié)合數(shù)學(xué)級(jí)數(shù)知識(shí)可知，μ（t）級(jí)數(shù)展開(kāi)，且只有余弦分量；除此之外，圖 2.3（b）顯示μ（t）有直t）可以表示為： xiDitit1 cos 2 沒(méi)有外磁場(chǎng)的情況下，即 Hx=0 時(shí)，將（4）式代入（1）式，可以得： NAitHtiitHdtdHHdtdHNAdtdtNAxiixiDieee cos2cos2sin2sin()0101222）

【參考文獻(xiàn)】

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1 郭博;劉詩(shī)斌;楊尚林;;微型正交激勵(lì)磁通門(mén)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2014年07期

2 劉竹琴;;LRC串聯(lián)諧振電路中Q與R關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究[J];電子測(cè)量技術(shù);2014年04期

3 巨漢基;朱萬(wàn)華;方廣有;;磁芯感應(yīng)線圈傳感器綜述[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2010年05期

4 梁凱;熊臘森;萬(wàn)升云;姚高尚;;基于USB接口的微型金屬磁記憶檢測(cè)儀[J];電子質(zhì)量;2007年01期

5 李前,毛承雄,陸繼明,李維波;磁調(diào)制器的建模與仿真研究[J];傳感器技術(shù);2005年02期

6 金濤,闕沛文;一種管道漏磁無(wú)損檢測(cè)傳感器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置;2004年04期

7 常連庚,陳崇祺,張永江,季峰;管道腐蝕外檢測(cè)技術(shù)的研究[J];管道技術(shù)與設(shè)備;2003年01期

8 何宏,李琳,江秀漢;管道內(nèi)腐蝕檢測(cè)技術(shù)進(jìn)展[J];西安石油學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2001年03期

9 竇建慶,譚多鴻,姜學(xué)峰;油管漏磁現(xiàn)場(chǎng)無(wú)損檢測(cè)裝置的研制與應(yīng)用[J];石油機(jī)械;2000年11期

10 汪友生,徐小平,沈蘭蓀;鐵磁材料的漏磁檢測(cè)[J];電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào);2000年03期

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1 李梁;基于磁調(diào)制原理的正交磁通門(mén)技術(shù)研究[D];青島大學(xué);2014年

2 方曉艷;三軸傳感器技術(shù)在鋼管缺陷信號(hào)采集中的應(yīng)用研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2809066