基于单片机的残余奥氏体磁性测量法

　　1 绪论

　　淬火钢中残余奥氏体量的多少对某些机械设备的零部件影响很大，特别是工量具，残余奥氏体含量的多少直接影响到它们的性能和精度。 因此对残余奥氏体量的测定显得十分重要。当前，残余奥氏体测量方法主要有 X 射线衍射法、穆斯堡尔法、金相法以及冲击磁性法。各种方法都有自身的特点和应用方向。X 射线法虽然比较精确可靠，但是由于要求测量的样品基本都是粉末，所以应用范围受到限制;穆斯堡尔法涉及到放射源，显然不适合简单的工程实验领域，此外也比较费时;金相法在数据的精确度上一般很难满足要求，因此难以应用在精度要求高的领域。

　　冲击磁性法的测量系统采用的是冲击检流计。冲击检流计要求脉冲电流持续时间 ≤To(To 表示冲击电流计自由振荡周期)时，磁通量的变化正比于冲击电流计的最大偏转角。如果不能满足，磁通量的变化就与冲击电流计的最大偏转角成正比关系，将会产生原理性误差。另外冲击检流计运动线圈仅由一个悬丝吊起, 当脉冲电流不慎过载时就很容易卡死或断丝。而且在读数时要瞬间捕捉最大偏转角，容易产生视差。因此，将 MSP430 单片机应用在磁性法中，可以克服冲击检流计的这些缺点。在应用价值和测量效率方面的优势也体现得十分明显。

　　磁性法的基本原理如图 1 所示。系统产生信号的装置主要由一强磁场的电磁铁组成, 有一根直、细的铜管从两极穿入并穿出, 并在电磁铁两极之间的铜管上套上线圈(即感应线圈)。 被测样品经某种具体操作(冲掷样品或电流通断)后，感应线圈中磁通量发生变化。马氏体为铁磁性物质，其相对磁导率为几千。而残余奥氏体为顺磁性物质，其相对磁导率可近似为1。显然，对磁通量变化的贡献基本上是由马氏体做出的。为了使马氏体磁化，用强磁场来保证马氏体的完全磁化。由此只要测量出不同样品的相对磁化强度值就可以测量残余奥氏体的相对含量。此外需要一细直杆来冲掷样品。对冲掷杆的选择也是有要求的，冲掷杆在实验过程中不应对磁通量变化产生影响，综合硬度等因素，选用铜杆作为本系统的冲掷杆。

　　测量系统的结构：从感应线圈检测的信号经过放大器放大，将模拟信号从 A/D 转换器模拟输入通道输入到单片机，经单片机内部模数转换的 ADC12 模块，将模拟信号转换成数字信号，并进行累加计算，完成对脉冲信号的积分。将积分值显示出来，就可以直观的看出不同试样的相对磁饱和强度的大小。 再由计算机编写的计算程序，得出试样中残余奥氏体的含量，最后由打印机将结果打印出来。另外，键盘是由 3 个按键组成，可以完成单片机的各个中断要求，以便顺利完成模数转换、积分、运算、显示等功能。