阅读说明：本技术 一种利用霍尔元件实现自动调零功能的涡流探头及其控制方法 (Eddy current probe for realizing automatic zero adjustment function by utilizing Hall element and control method thereof ) 是由 田中山 王现中 杨昌群 牛道东 李育特 于 2021-09-09 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种利用霍尔元件实现自动调零功能的涡流探头及其控制方法：探头包括霍尔元件,激励线圈,数控移相器,相位差测量电路,幅值测量电路,控制器,数控幅值调节器,调零触发电路,参考件和减法器；只需要一个霍尔元件就可实现探头的调零功能,避免了采用两个霍尔元件,要求参数一致的问题,同时也提高了电涡流探头调零的精度及探头输出信号的动态范围,线性测量范围便变大；电涡流探头采用霍尔元件作为检测元件,灵敏度和分辨率都得到了提高,对于低频工作范围也更加适用；在检测调零过程中不再需要参考件,在检测大型的零件、设备以及需要探头尺寸较小的场合也极为方便。(The invention provides an eddy current probe for realizing an automatic zero adjustment function by utilizing a Hall element and a control method thereof, wherein the eddy current probe comprises the following steps: the probe comprises a Hall element, an exciting coil, a numerical control phase shifter, a phase difference measuring circuit, an amplitude measuring circuit, a controller, a numerical control amplitude regulator, a zero setting trigger circuit, a reference piece and a subtracter; the zero setting function of the probe can be realized only by one Hall element, the problem that two Hall elements are adopted and the parameters are required to be consistent is avoided, the zero setting precision of the eddy current probe and the dynamic range of the output signal of the probe are improved, and the linear measurement range is enlarged; the eddy current probe adopts the Hall element as a detection element, so that the sensitivity and the resolution are improved, and the eddy current probe is more suitable for a low-frequency working range; the zero setting detection device does not need a reference part in the zero setting detection process, and is very convenient for detecting large parts and equipment and occasions requiring small probe size.)

一种利用霍尔元件实现自动调零功能的涡流探头及其控制 方法

技术领域

本发明属于电涡流检测领域，具体地，涉及一种利用霍尔元件实现自动调零功能的涡流探头及其控制方法。

背景技术

电涡流传感器是一种传统的非接触型测量传感设备，具备无损检测、高灵敏度、响应速度快及抗干扰能力强等优异特性，被广泛应用在工业生产等各领域中的位移测量、缺陷检测以及设备运行状态监测。然而，受限于线圈结构参数优化、检测电路创新设计和测量误差动态补偿等技术瓶颈，现有电涡流传感器普遍存在灵敏度欠佳、线性度不足、抗温度干扰能力差等突出局限，直接制约着其在各类极限环境下高精度检测领域的推广应用。

在缺陷检测中，不但电涡流探头的灵敏度需要提高，还需要提高电涡流探头的动态输出范围，也就是说要对探头调零。在缺陷检测中，对于多层的导电结构以及边缘本身产生的信号大多数都很大，缺陷信号就会被淹没掉。目前大多数电涡流探头通常采用双传感器以差动连接方式实现在实现调零功能，这种方法结构简单、快速有效，也使得差动调零式探头得到了广泛应用。

然而，采用双传感器差动式实现调零的方法有一定缺陷，首先就是需要保证两个传感器参数一致，这就对传感器加工制作提出了很高的要求；其次就是采用双传感器差动连接方式调零探头，在检测调零过程中需要一个参考件，那就意味着在检测大型的零件、设备以及需要探头尺寸较小的场合很不方便。

发明内容

针对现有方法的不足，本发明提出了一种利用霍尔元件实现自动调零功能的涡流探头，仅灵敏度高，同时还具有自动调零的功能，线性测量范围大，能够实现对距离的测量和对深层缺陷进行无损检测，可应用于航空航天、加工制造以及管道运输等领域。。

本发明是通过以下方法实现的：

一种利用霍尔元件实现自动调零功能的涡流探头：

所述探头包括霍尔元件，激励线圈，数控移相器，相位差测量电路，幅值测量电路，控制器，数控幅值调节器，调零触发电路，参考件和减法器；

所述霍尔元件固定在激励线圈底端；

所述激励线圈，数控移相器，数控幅值调节器和减法器顺次连接；所述霍尔元件分别与相位差测量电路和幅值测量电路相连接；相位差测量电路与控制器相连接；幅值测量电路分别与控制器和减法器相连接；控制器分别与数控移相器和数控幅值调节器相连接；参考件，调零触发电路和控制器顺次连接。

一种应用于自动调零功能的涡流探头的控制方法：

S1：将所述探头放置于参考件之上，调零触发电路来触发探头进行调零；

S2：幅值测量电路测量出霍尔元件输出信号的幅值，相位差测量电路测量霍尔元件输出信号与探头激励信号的相位差；

S3：测量结果经控制器处理，确定移相电路和幅值调节电路的参数；

S4：使探头激励信号依次经过数控移相器和数控幅值调节器，从而获得与霍尔元件输出信号的幅值和相位完全一致的信号，并将获得的信号作为探头调零的参考信号；

S5：将霍尔元件输出信号与参考信号的差作为探头的最终输出信号。

进一步地，所述探头在正式检测前己经完成调零，正式检测过程中无需参考件。

本发明有益效果

(1)本发明只需要一个霍尔元件就可实现探头的调零功能，那么也就避免了采用两个霍尔元件，要求参数一致的问题，同时也提高了电涡流探头调零的精度及探头输出信号的动态范围，线性测量范围便变大；

(2)电涡流探头采用霍尔元件作为检测元件，灵敏度和分辨率都得到了提高，对于低频工作范围也更加适用；

(3)霍尔元件磁场传感器具有许多优点，结构牢固、体积小、重量轻、寿命长、安装方便、功耗小、频率高、耐震动和抗腐蚀，灵敏度等性能优异；

(4)在检测调零过程中不再需要参考件，在检测大型的零件、设备以及需要探头尺寸较小的场合也极为方便。

附图说明

图1为本发明的工作模式示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种利用霍尔元件实现自动调零功能的涡流探头，所述探头包括霍尔元件，激励线圈，数控移相器，相位差测量电路，幅值测量电路，控制器，数控幅值调节器，调零触发电路，参考件和减法器；

所述霍尔元件固定在激励线圈底端；

所述激励线圈，数控移相器，数控幅值调节器和减法器顺次连接；所述霍尔元件分别与相位差测量电路和幅值测量电路相连接；相位差测量电路与控制器相连接；幅值测量电路分别与控制器和减法器相连接；控制器分别与数控移相器和数控幅值调节器相连接；参考件，调零触发电路和控制器顺次连接。

一种应用于自动调零功能的涡流探头的控制方法：

S1：将所述探头放置于参考件之上，调零触发电路来触发探头进行调零；

S2：幅值测量电路测量出霍尔元件输出信号的幅值，相位差测量电路测量霍尔元件输出信号与探头激励信号的相位差；

S3：测量结果经控制器处理，确定移相电路和幅值调节电路的参数；

S4：使探头激励信号依次经过数控移相器和数控幅值调节器，从而获得与霍尔元件输出信号的幅值和相位完全一致的信号，并将获得的信号作为探头调零的参考信号；

S5：将霍尔元件输出信号与参考信号的差作为探头的最终输出信号。

只需要一个霍尔元件就可实现探头的调零功能，那么也就避免了采用两个霍尔元件，要求参数一致的问题，同时也提高了电涡流探头调零的精度及探头输出信号的动态范围，线性测量范围便变大。电涡流探头采用霍尔元件作为检测元件，灵敏度和分辨率都得到了提高，对于低频工作范围也更加适用。在检测调零过程中不再需要参考件，在检测大型的零件、设备以及需要探头尺寸较小的场合也极为方便。

以上对本发明所提出的一种利用霍尔元件实现自动调零功能的涡流探头，进行了详细介绍，对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。