充电式智能磁粉探伤机的研制

　　目前,国内外工业探伤使用的便携式磁粉探伤机,不论是旋转磁场探伤机、磁轭式磁粉探伤机,还是组合在一起的多用磁粉探伤机,电源的供给均采用220 V单相交流电供电。最近几年,有厂家生产的磁轭式磁粉探伤机,采用充电电池直接供电,产生的是直流磁场,由于采用直流供电,集肤效应差,检测灵敏度低,使用较少。但在实际工作中,尤其是现场进行的磁粉检测,如锅炉压力容器的内部检测、压力管道的在线检测以及高空进行的检测等,采用交流220 V电源使用起来既不安全又不方便。从事现场检测的人员都深有体会,往往是检测的时间没有连接电源的时间长,在检验工期要求紧的情况下更加不方便。

　　为此笔者设计了充电式智能磁粉探伤机,用充电电池作能源,经PWM(脉宽调制)逆变、移相等信号处理后为磁粉探伤探头(旋转磁场探头、磁轭式探头和角焊缝探头等)供电,该装置采用单片机实现自动识别探头类型,根据所使用探头的不同,自动调整工作方式,实现一机多用。对电路和程序略作简化修改,就可针对某种磁粉探伤探头,制作出专门的磁粉探伤机。同时,在工作过程中根据电池电压调节PWM实现自动调节功率等级,当装置自动设置的功率等级不能满足需要时,还可以通过手动调节,液晶汉字显示工作状况和电池电压。该装置能清晰显示A型试片,一次充电能连续工作5 h以上,弥补了现有便携式磁粉探伤机的不足。

　　1　充电式磁粉探伤装置工作原理及基本构成

　　1.1　工作原理

　　该装置采用电池供电,通过单片机控制MOS(金属氧化体半导体)逆变桥提供输出信号,给便携式磁粉探伤探头供电。

　　根据磁路定理有

　　式中　Φ———磁通量;

　　I———线圈电流;

　　N———线圈匝数;

　　R_^m———磁阻。

　　负载确定后,磁路固定时的磁阻和线圈匝数为定值,可以得出如下关系Φ∝I^[1];所以电池供电时由于其电压值与220 V市电相比要小得多,要想得到良好的探伤效果,必须保证一定的电流值。电池随着工作时间的增加其输出电压值会不断降低,必定会引起电流减小,从而引起磁通量减小,最终导致裂痕^[2]处漏磁通的减小,磁粉探伤的效果变差。为了保证磁粉探伤的效果,当电压降低后,通过一定的方法保证电流不减小,可避免探伤效果的明显下降。

　　根据该原理,该磁粉探伤装置在工作过程中通过适时采集电池电压值,自动选择相应的功率等级,以保证良好的探伤效果。

　　1.2　主要硬件部分及其作用