阅读说明：本技术 一种多频率自动扫描的材料硬度检测装置及方法 (Multi-frequency automatic scanning material hardness detection device and method ) 是由 张凌雪 胡茂海 胡肇烜 于 2018-08-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种多频率自动扫描的材料硬度检测装置及方法。该装置包括励磁线圈、待检材料、感应线圈和检测电路,其中检测电路包括频率合成电路、频率信号放大电路、感应信号放大电路和模数转换电路、控制器；所述励磁线圈与检测电路中的频率信号放大电路相连,感应线圈与检测电路中的感应信号放大电路相连；检测电路通过串行接口连接到PC机。方法为：将待检材料放入励磁线圈和感应线圈之间,改变励磁线圈激励信号频率和功率,检测电路检测励磁线圈和感应线圈中感应电动势的变化,并将数据返回至PC机可视化,以此检测材料的硬度是否合格。本发明能够简单快速、精确无损地检测材料的硬度,具有精度高、实用性好的优点。(The invention discloses a material hardness detection device and method with multi-frequency automatic scanning. The device comprises an excitation coil, a material to be detected, an induction coil and a detection circuit, wherein the detection circuit comprises a frequency synthesis circuit, a frequency signal amplification circuit, an induction signal amplification circuit, an analog-to-digital conversion circuit and a controller; the excitation coil is connected with a frequency signal amplifying circuit in the detection circuit, and the induction coil is connected with an induction signal amplifying circuit in the detection circuit; the detection circuit is connected to the PC through a serial interface. The method comprises the following steps: the material to be detected is placed between the excitation coil and the induction coil, the excitation signal frequency and power of the excitation coil are changed, the detection circuit detects the change of induced electromotive force in the excitation coil and the induction coil, and data are returned to a PC for visualization, so that whether the hardness of the material is qualified or not is detected. The invention can simply, rapidly and accurately detect the hardness of the material without damage, and has the advantages of high precision and good practicability.)

一种多频率自动扫描的材料硬度检测装置及方法

技术领域

本发明属于自动扫描检测技术领域，特别是一种多频率自动扫描的材料硬度检测装置及方法。

背景技术

材料的硬度可以认为是材料表面在压应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。硬度测试能够给出材料软硬度的定量概念，即使用硬度示值来表示材料的软硬程度。传统的材料硬度检测方法分为弹性回跳法(如肖氏硬度)、压入法(如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度)和划痕法(如莫氏硬度)三类。这三类检测方法的检测结果极易受干扰，容易造成误差，且无法在成品上进行检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方便快速、精确高效的多频率自动扫描无损材料硬度检测装置及方法，从而提高材料硬度检测的准确率。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种多频率自动扫描的材料硬度检测装置，包括励磁线圈、待检材料、感应线圈和检测电路，其中检测电路包括频率合成电路、频率信号放大电路、感应信号放大电路和模数转换电路、控制器；

所述励磁线圈与检测电路中的频率信号放大电路相连，感应线圈与检测电路中的感应信号放大电路相连；检测电路通过串行接口连接到PC机；

将待检材料放入励磁线圈和感应线圈之间，检测电路检测感应线圈中感应电动势的变化，将感应电动势进行数模转换并返回至PC机并显示，根据感应电势的数据确定待检材料的硬度是否合格。

作为一种具体示例，感应线圈由一对阻抗相同绕向相反线圈组成。

作为一种具体示例，检测电路中的频率合成电路，由DDS与单片机构成，DDS采用芯片AD9850。

一种多频率自动扫描的材料硬度检测方法，步骤如下：

步骤1，通过PC机控制频率合成电路中DDS产生固定幅值为1V的正弦信号，该信号通过频率信号放大电路输入励磁线圈产生激励磁场；

步骤2，将待检材料放入励磁线圈和感应线圈之间产生相应的感应电动势，通过感应信号放大电路将感应电动势发送给模数转换电路，经模数转换电路处理后得到感应电动势的数字信号并返回给PC机；

步骤3，PC机根据感应电动势的数字信号确定待检材料的硬度是否合格：若该感应电动势值在指定阈值内，则工件合格，否则不合格。

作为一种具体示例，步骤3所述PC机根据感应电动势的数字信号确定待检材料的硬度是否合格，具体为：

通过PC机指定DDS输出频率范围为0～4MHz频率的信号，检测该待检材料在不同磁场下的感应电动势，将检测结果加权平均得到最终结果。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)通过将待检材料放置在励磁线圈和感应线圈内，只要经过感应线圈就能检测到材料硬度，成功实现无损检测；(2)在频率合成电路产生的不同频率下对材料进行检测，将检测结果加权平均，提高了检测结果精确度；(3)通过检测待检材料在感应线圈中产生的感应电动势，并将结果返回至PC机，将能够简单、快速、精确、高效的测量材料的硬度，提高了检测的效率。

附图说明

图1为本发明多频率自动扫描的材料硬度检测装置的基本结构图。

图2为本发明的检测电路的内部结构示意图。

图3为本发明的检测电路的外部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本发明多频率自动扫描无损材料硬度检测装置，通过检测待检测材料在磁场内产生的感应电动势来检测材料的硬度。

结合图1～2，本发明多频率自动扫描的材料硬度检测装置，包括励磁线圈1、待检材料2、感应线圈3和检测电路4，其中检测电路4包括频率合成电路、频率信号放大电路、感应信号放大电路和模数转换电路、控制器；

所述励磁线圈1与检测电路4中的频率信号放大电路相连，感应线圈3与检测电路4中的感应信号放大电路相连；检测电路4通过串行接口连接到PC机；

将待检材料2放入励磁线圈1和感应线圈3之间，检测电路4检测感应线圈3中感应电动势的变化，将感应电动势进行数模转换并返回至PC机并显示，根据感应电势的数据确定待检材料2的硬度是否合格。

结合图3，励磁线圈1和感应线圈3分别连接到检测电路4上，通过检测电路4的接口串行接口43连接到PC机。励磁线圈1与频率信号放大电路通过检测电路的接口41相连，感应线圈与感应信号放大电路通过检测电路的接口42相连。

作为一种具体示例，所述感应线圈3由一对阻抗相同绕向相反线圈组成。

作为一种具体示例，检测电路4中的频率合成电路，由DDS与单片机构成，DDS采用芯片AD9850。

作为一种具体示例，数模转换电路由一个A/D转换器构成。

本发明多频率自动扫描的材料硬度检测方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1，通过PC机控制频率合成电路中DDS产生固定幅值为1V的正弦信号，该信号通过频率信号放大电路输入励磁线圈1产生激励磁场；

步骤2，将待检材料2放入励磁线圈1和感应线圈3之间产生相应的感应电动势，通过感应信号放大电路将感应电动势发送给模数转换电路，经模数转换电路处理后得到感应电动势的数字信号并返回给PC机；

步骤3，PC机根据感应电动势的数字信号确定待检材料2的硬度是否合格：若该感应电动势值在指定阈值内，则工件合格，否则不合格。

进一步地，步骤3所述PC机根据感应电动势的数字信号确定待检材料2的硬度是否合格，具体为：

通过PC机指定DDS输出频率范围为0～4MHz频率的信号，检测待检材料2在不同磁场下的感应电动势，将检测结果加权平均得到最终结果，以提高判断的准确性。

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细描述。

实施例

以热处理后某汽车零件在三组不同频率下的测试结果为例，接通检测电路电源，PC机将工作参数，即扫描频率、功率等写入单片机，控制DDS产生1V的正正弦信号，通过放大器输入励磁线圈1产生电动势激励磁场，将待检测材料2放入励磁线圈1和感应线圈3之间，产生相应的感应电动势，通过感应信号放大电路将感应电动势输入到模数转换通道，单片机将数据采集结果通过串行接口传回PC机，PC机进行判别，若该电动势值在指定阈值内，则材料硬度合格，否则材料硬度不合格，结果如表1所示：

表1某汽车零件测试结果

对大量待测零件进行测试，测试结果表明，准确率100％，且对测试工件无任何影响，可知本发明多频率自动扫描无损材料硬度检测装置的检测精度非常高，且不会对工件产生任何损伤，可以用于成品检测。