管道運輸業(yè)作為五大運輸業(yè)之一,具有著連續(xù)、經(jīng)濟、低損耗、環(huán)境適應(yīng)性強等諸多優(yōu)點。但是,隨著管齡的增長,管壁出現(xiàn)損傷是不可避免的。為了防止管壁損傷帶來的安全隱患和經(jīng)濟損失,漏磁檢測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系統(tǒng)的核心器件,對損傷檢測的效果起著重要作用�；ㄕ淮磐ㄩT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。本文調(diào)研了基波正交磁通門國內(nèi)外研究現(xiàn)狀后,基于其工作原理,開展基波正交磁通門傳感器探頭制作,設(shè)計系統(tǒng)電路,并對基波正交磁通門傳感器優(yōu)化,預(yù)期可以適用于漏磁檢測系統(tǒng)。本文首先以基波正交磁通門工作原理為基礎(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探頭。進而,對基波正交磁通門傳感器的激勵電路和信號處理電路模塊進行設(shè)計,并集成實驗電路。隨后,針對靈敏度優(yōu)化制定實驗方案,并依據(jù)實驗方案探究激勵參數(shù)(交流激勵振幅I_(ac)、直流偏置I_(dc),交流激勵頻率f)與基波正交磁通門傳感器靈敏度關(guān)系。實驗結(jié)果表明,在保證基波工作模式下(I_(ac)I_(dc)),基波正交磁通門傳感器靈敏度可以通過增加交流激勵的振幅、減小直流偏置,并使交流激勵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�？紤]到基波正交磁通門傳感器量程較小(與地磁場大小50.056μT相當(dāng)),難以滿足漏磁檢測系統(tǒng)需求,引入積分反饋和直接反饋兩種反饋機制來實現(xiàn)量程擴展。在反饋電阻為7kΩ時,積分反饋電路不僅沒有降低基波正交磁通門傳感器的靈敏度,而且把量程擴展了4.7倍。而受限于工作原理,采用直接反饋電路雖然能擴展量程,但會損害基波正交磁通門傳感器靈敏度;直接反饋電阻增大到10kΩ時,盡管量程提高了2倍,但靈敏度卻只保持原有的53.8%�？梢�,與直接反饋機制相比,積分反饋機制更適合于擴展基波正交磁通門傳感器量程。本文研究為基波正交磁通門傳感器應(yīng)用于漏磁檢測系統(tǒng)提供實驗依據(jù),為靈敏度優(yōu)化和量程擴展提供有效方法。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U178;TP212
【部分圖文】：

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

合肥工業(yè)大學(xué)專業(yè)碩士研究生學(xué)位論文的外磁場強度，即磁場強度大于 Hs 時，磁芯的磁感應(yīng)強度將達到最大值 Bs，Bs又稱作飽和磁化值；Br 代表剩余磁化值，即當(dāng)外磁場不存在時，磁芯的磁感應(yīng)強度值。一般磁通門磁芯材料會采用磁導(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一步簡化成如圖 2.2（b），分段式簡化模型。B

（a） （b）圖 2.3 （a）激勵信號隨時間變化趨勢，（b）磁芯磁導(dǎo)率隨時間變化趨勢.3 (a) Dependence of excitation signal on time, (b) Dependence of permeability o以上分析，μ（t）是個周期偶函數(shù)，結(jié)合數(shù)學(xué)級數(shù)知識可知，μ（t）級數(shù)展開，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 沒有外磁場的情況下，即 Hx=0 時，將（4）式代入（1）式，可以得： NAitHtiitHdtdHHdtdHNAdtdtNAxiixiDieee cos2cos2sin2sin()0101222）

【參考文獻】

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本文編號：2809066