專利名稱：用于鋼管磁飽和的分時(shí)電流控制電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及鋼管渦流無(wú)損檢測(cè)裝置，尤其涉及一種用于鋼管磁飽和的電流控制電源。
背景技術(shù)：
對(duì)鐵磁體材料進(jìn)行渦流無(wú)損檢測(cè)時(shí)，為克服材料磁特性變化對(duì)檢測(cè)形成的干擾， 最有效的方法是先對(duì)被檢件實(shí)施磁飽和。通常，中小口徑鋼管使用穿過(guò)式渦流檢測(cè)方式及通過(guò)式磁飽和線圈，其優(yōu)點(diǎn)是易實(shí)現(xiàn)高速全覆蓋磁飽和線圈采用較大口徑的空心線圈，通以直流電從而在被檢鋼管中產(chǎn)生縱向的直流磁場(chǎng)，并要求其產(chǎn)生的磁場(chǎng)工作在磁滯回線的飽和工作區(qū)，鋼管將以1至6m/s的高速穿過(guò)磁飽和線圈，并被飽和磁化。磁飽和工作性能受所檢測(cè)鋼管的鋼級(jí)、管徑、壁厚及鋼管檢測(cè)速度等參數(shù)影響較大，在變動(dòng)的各種參數(shù)中能夠保持磁化電流的穩(wěn)定是此類應(yīng)用在渦流磁飽和系統(tǒng)電源的追求目標(biāo)。傳統(tǒng)的磁化電源一般選用可調(diào)壓或調(diào)流但工作于一固定電壓或電流的直流電源。 電源形式根據(jù)實(shí)際需要可以是簡(jiǎn)單的整流電源，或是串聯(lián)型穩(wěn)壓可調(diào)電源，可以是模擬也可是開(kāi)關(guān)電源。工作方式如圖1所示。在自動(dòng)實(shí)施高速鋼管渦流檢測(cè)時(shí)普遍會(huì)遇到的問(wèn)題是磁化電流難以保持穩(wěn)定。當(dāng)鋼管高速出入磁飽和線圈時(shí)，會(huì)使線圈電感產(chǎn)生一個(gè)瞬間反電勢(shì)，該反電勢(shì)對(duì)鋼管在端部的磁化特性產(chǎn)生非常大的影響，根據(jù)楞次定律，反電勢(shì)總是和實(shí)際磁場(chǎng)的變化方向相反。一般來(lái)說(shuō)，被檢測(cè)鋼管的頭部所產(chǎn)生的反電勢(shì)和電源的極性相反從而造成被檢測(cè)鋼管頭部處于欠飽和，而鋼管尾部又會(huì)形成過(guò)飽和。處于欠飽和時(shí)，由于多種參數(shù)的影響，檢測(cè)的信噪比將會(huì)有極大的劣化，從而使渦流檢測(cè)的誤報(bào)增加，嚴(yán)重時(shí)將無(wú)法實(shí)施檢測(cè)。而過(guò)飽和的情況則完全相反。深度的磁化使渦流檢測(cè)對(duì)缺陷的反應(yīng)降低從而有可能造成漏檢測(cè)，同時(shí)，過(guò)大的磁飽和電流會(huì)使得磁飽和線圈溫升過(guò)大，影響設(shè)備的壽命。通常，如果使用普通的電源，在渦流檢測(cè)開(kāi)始前，用戶就需要仔細(xì)調(diào)校磁化電流值使之處于一個(gè)比較恰當(dāng)?shù)闹祦?lái)克服鋼管頭部反向電勢(shì)帶來(lái)的影響同時(shí)又不會(huì)使鋼管體部處于過(guò)飽和。但無(wú)論如何調(diào)整，鋼管的頭部、尾部及鋼管的中段所需要的磁飽和電流是難以取得一致的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于鋼管磁飽和的分時(shí)電流控制電源，該電源可以根據(jù)所檢測(cè)鋼管的具體規(guī)格參數(shù)分時(shí)施加不同的電流值，從而使鋼管反向電勢(shì)對(duì)鋼管頭尾部的渦流檢測(cè)所造成的影響大大減小。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種用于鋼管磁飽和的分時(shí)電流控制電源，包括磁飽和電源單元、設(shè)定電路和分時(shí)控制電路單元，設(shè)定電路通過(guò)電位器，來(lái)設(shè)定多段分時(shí)電流和施加每段電流所需時(shí)間，設(shè)定電路輸出接分時(shí)控制電路單元；[0009]所述分時(shí)控制電路單元包括單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、時(shí)間控制單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路和多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，鋼管感應(yīng)傳感器電連接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路電連接時(shí)間控制單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，時(shí)間控制單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路電連接多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電連接磁飽和電源單元，磁飽和電源單元電連接磁飽和線圈。所述磁飽和電源單元為開(kāi)關(guān)型電流反饋電源，磁飽和電源單元包括脈沖形成電路和功率驅(qū)動(dòng)電路；所述脈沖形成電路采用脈沖寬度調(diào)制器控制不同的電流輸出，脈沖寬度調(diào)制器型號(hào)為UC3525A，通過(guò)寬度不同的方波驅(qū)動(dòng)大功率IGBT切換出大電流的交流輸出；所述功率驅(qū)動(dòng)電路采用IGBT作為電流輸出，交流輸入電壓經(jīng)過(guò)整流濾波器后變成直流電壓，由IGBT構(gòu)成開(kāi)關(guān)變換器，將直流電壓變換成脈沖寬度可調(diào)的方波電壓，再經(jīng)輸出整流濾波，變成可調(diào)直流輸出電壓加到負(fù)載磁飽和線圈上，產(chǎn)生負(fù)載電流；同時(shí)，輸出的負(fù)載電流經(jīng)過(guò)輸出電流檢測(cè)，再反饋加到脈沖寬度調(diào)制器上，控制驅(qū)動(dòng)脈沖的寬度。本實(shí)用新型的分時(shí)電流控制電源可以根據(jù)所檢測(cè)鋼管的具體規(guī)格參數(shù)在實(shí)施檢測(cè)中分時(shí)施加不同的電流值，從而可使鋼管反向電勢(shì)對(duì)鋼管頭尾部的渦流檢測(cè)所造成的影響大大減小，克服了現(xiàn)有技術(shù)的鋼管在自動(dòng)渦流檢測(cè)中固有的缺陷，即其頭部的欠磁飽和以及其尾部的過(guò)磁飽和。本實(shí)用新型的分時(shí)電流控制電源一般采用二段分時(shí)輸出電流控制，可根據(jù)需要擴(kuò)展成三段或更多段電流分時(shí)控制，根據(jù)被檢鋼管的行進(jìn)速度采用簡(jiǎn)單的時(shí)間控制來(lái)實(shí)施不同的電流驅(qū)動(dòng)；若需要更加精確的距離控制，可采用編碼器來(lái)控制分段長(zhǎng)度。并且本實(shí)用新型的操作較簡(jiǎn)單，只需從面板上通過(guò)調(diào)整參數(shù)電位器即可控制參數(shù)的輸入。

圖1為現(xiàn)有的用于鋼管磁飽和的控制電源示意圖；圖2為本實(shí)用新型用于鋼管磁飽和的分時(shí)電流控制電源所施加的磁化電流示意圖；圖3為本實(shí)用新型用于鋼管磁飽和的分時(shí)電流控制電源電氣框圖；圖4為本實(shí)用新型的面板控制及參數(shù)設(shè)定電路圖；圖5為本實(shí)用新型的分時(shí)控制電路框圖；圖6為本實(shí)用新型的分時(shí)控制電路基本電路圖，其中圖6a為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路A 和時(shí)間控制單穩(wěn)B，圖6b為多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)MS ；圖7為本實(shí)用新型的磁飽和電源單元中的脈沖形成電路基本電路圖；圖8為本實(shí)用新型的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)集成電路基本電路圖；圖9為本實(shí)用新型的功率驅(qū)動(dòng)單元電路圖。圖中1磁飽和電源單元，2控制面板，3分時(shí)控制電路單元，4鋼管感應(yīng)傳感器，5 磁飽和線圈，21磁飽和電源。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。參見(jiàn)圖3，一種用于鋼管磁飽和的分時(shí)電流控制電源，包括磁飽和電源單元1、設(shè)定電路和分時(shí)控制電路單元3 ；所述設(shè)定電路安裝在控制面板2上，設(shè)定電路通過(guò)電位器，來(lái)設(shè)定多段分時(shí)電流和施加每段電流所需時(shí)間，設(shè)定電路輸出接分時(shí)控制電路單元3。在本實(shí)施例中，操作人員通過(guò)設(shè)定電位器，可設(shè)定檢測(cè)鋼管磁飽和所需的第一段電流II、第二段電流12以及施加第一段電流所需的時(shí)間Tl，各設(shè)定參數(shù)的電壓值將被饋送至分時(shí)控制電路單元3，由分時(shí)控制電路單元3來(lái)分配調(diào)控磁飽和電源單元1在不同時(shí)間輸出不同的電流。設(shè)定電路的基本電路可參見(jiàn)圖4?？刂泼姘?由各種開(kāi)關(guān)組合、狀態(tài)指示裝置及電流和時(shí)間設(shè)定的精密電位器組所組成。所述分時(shí)控制電路單元3包括單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路A、時(shí)間控制單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路B和多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)MS，參見(jiàn)圖5。當(dāng)鋼管感應(yīng)傳感器4感應(yīng)到鋼管頭部時(shí)，觸發(fā)分段控制啟動(dòng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路A，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路A繼而啟動(dòng)時(shí)間控制單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路B，輸出磁飽和電流第一段啟動(dòng)信號(hào)Sl ； 磁飽和電流第一段啟動(dòng)信號(hào)Sl的信號(hào)寬度由第一段時(shí)間Tl輸入決定；當(dāng)操作人員確定了所需“一段鋼管”的長(zhǎng)度，根據(jù)鋼管檢測(cè)速度即可設(shè)定此“一段時(shí)間Tl”，Tl = “一段鋼管長(zhǎng)度”/鋼管檢測(cè)速度。磁飽和電流第一段啟動(dòng)信號(hào)Sl信號(hào)結(jié)束后，時(shí)間控制單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路B的負(fù)跳變順時(shí)再啟動(dòng)磁飽和電流第二段啟動(dòng)信號(hào)S2，磁飽和電流第二段啟動(dòng)信號(hào)S2的信號(hào)寬度由第二段時(shí)間T2輸入決定；磁飽和電流第二段啟動(dòng)信號(hào)S2信號(hào)結(jié)束后，時(shí)間控制單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路B的負(fù)跳變順時(shí)再啟動(dòng)磁飽和電流第三段啟動(dòng)信號(hào)S3，以此類推，啟動(dòng)磁飽和電流最后一段啟動(dòng)信號(hào)Sn —直工作至鋼管尾部出鋼管感應(yīng)傳感器4。本實(shí)施例中采用二分時(shí)段電流，在磁飽和電流第一段啟動(dòng)信號(hào)Sl信號(hào)結(jié)束后，時(shí)間控制單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路B的負(fù)跳變順時(shí)再啟動(dòng)磁飽和電流啟動(dòng)信號(hào)S2，S2將一直工作至鋼管尾部出鋼管感應(yīng)傳感器4。所述磁飽和電流第一段啟動(dòng)信號(hào)Si、第二段啟動(dòng)信號(hào)S2控制多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)MS切換對(duì)應(yīng)的磁飽和電流設(shè)定值II、12輸出至磁飽和電源單元1觸發(fā)電流輸出至磁飽和線圈 5。圖6為分時(shí)控制電路單元3的基本電路圖，電路NIBS構(gòu)成了分段控制啟動(dòng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路A，電路N3A構(gòu)成了時(shí)間控制單穩(wěn)B，參見(jiàn)圖6a。電路N2A、N2B、N2C、N2D構(gòu)成了多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)MS，參見(jiàn)圖6b。所述分時(shí)控制電路單元3的主要功能是控制磁飽和電源單元1 在不同的時(shí)段輸出不同的電流值。所述磁飽和電源單元1為開(kāi)關(guān)型電流反饋電源，磁飽和電源單元1包括脈沖形成電路和功率驅(qū)動(dòng)電路；所述脈沖形成電路采用脈沖寬度調(diào)制器PWM控制不同的電流輸出，本實(shí)施例采用了 UC3525A脈沖寬度調(diào)制器作為PWM主控制芯片。UC3525A為一種開(kāi)關(guān)電源集成控制器，采用了先進(jìn)的脈寬調(diào)制PWM控制，工作頻率高于200KHz ；工作電壓范圍為6 35V，內(nèi)基準(zhǔn)電壓為5. IV，精度為士 1%;輸出級(jí)采用圖騰柱式。通過(guò)寬度不同的方波驅(qū)動(dòng)性能優(yōu)良的大功率IGBT切換出大電流的交流輸出，其基本電路圖參見(jiàn)圖7。所述功率驅(qū)動(dòng)電路使用IGBT作為電流輸出，參見(jiàn)圖9。380V的交流輸入電壓經(jīng)過(guò)輸入整流濾波器VMl整流后變成大約500V的直流電壓；由IGBTVM3、VM5構(gòu)成了開(kāi)
5關(guān)變換器，將直流電壓變換成脈沖寬度可調(diào)的方波電壓，再經(jīng)輸出VM4、VM6、LM2、CM5及CM6 的整流濾波后，變成可調(diào)直流輸出電壓V0。輸出電壓VO加到磁飽和線圈5上，產(chǎn)生負(fù)載電流。同時(shí)，輸出的負(fù)載電流經(jīng)過(guò)輸出電流檢測(cè)，再反饋加到脈沖寬度調(diào)制器PWM上，控制驅(qū)動(dòng)脈沖的寬度。如輸出負(fù)載電流過(guò)高，則驅(qū)動(dòng)脈沖變窄，使輸出電壓降低；如輸出負(fù)載電流過(guò)低，驅(qū)動(dòng)脈沖變寬，使輸出電壓升高。因而輸出負(fù)載電流可以穩(wěn)定在恒定數(shù)值。當(dāng)無(wú)負(fù)載時(shí)，驅(qū)動(dòng)脈沖為最大寬度，輸出電壓為輸入整流電壓峰值，且控制面板2上的電流表指示為輸出電流不可調(diào)節(jié)。兩個(gè)IGBT由一對(duì)高性能的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)集成電路EX841驅(qū)動(dòng)，此驅(qū)動(dòng)電路是混合IC，能驅(qū)動(dòng)高達(dá)400A的600V IGBT和高達(dá)300A的1200V IGBT，參見(jiàn)圖8，圖8 是其中一個(gè)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)集成電路基本電路圖，另一個(gè)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)集成電路結(jié)構(gòu)完全相同。本實(shí)用新型用于鋼管磁飽和的分時(shí)電流控制電源的工作過(guò)程參見(jiàn)圖2、圖3，操作時(shí)，可先在控制面板2上先設(shè)定第一段鋼管長(zhǎng)度N檢測(cè)所需的磁飽和電流值Il并輸入第一段鋼管長(zhǎng)度所需的檢測(cè)時(shí)間(根據(jù)檢測(cè)速度推算時(shí)間);然后再設(shè)定第二段鋼管長(zhǎng)度M檢測(cè)所需的磁飽和電流12。當(dāng)鋼管感應(yīng)傳感器4感知到鋼管的頭部后，磁飽和電源單元1啟動(dòng)第一段磁飽和電流Il的輸出至磁飽和線圈5，分時(shí)控制電路單元3控制其電流Il的加載時(shí)間，第一段鋼管N磁飽和時(shí)間結(jié)束后，磁飽和電源單元1將自動(dòng)跳變至第二段磁飽和電流12，開(kāi)始第二段鋼管M的磁飽和過(guò)程，從而形成兩段電流控制。
以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，因此，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于鋼管磁飽和的分時(shí)電流控制電源，包括磁飽和電源單元(1)，其特征是所述控制電源還包括設(shè)定電路和分時(shí)控制電路單元(3 )，設(shè)定電路通過(guò)電位器，來(lái)設(shè)定多段分時(shí)電流和施加每段電流所需時(shí)間，設(shè)定電路輸出接分時(shí)控制電路單元(3)；所述分時(shí)控制電路單元(3)包括單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路(A)、時(shí)間控制單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路(B)和多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(MS)，鋼管感應(yīng)傳感器(4)電連接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路(A)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路(A) 電連接時(shí)間控制單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路(B)，時(shí)間控制單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路(B)電連接多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) (MS)，多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(MS)電連接磁飽和電源單元(1)，磁飽和電源單元(1)電連接磁飽和線圈(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋼管磁飽和的分時(shí)電流控制電源，其特征是，所述磁飽和電源單元(1)為開(kāi)關(guān)型電流反饋電源，磁飽和電源單元(1)包括脈沖形成電路和功率驅(qū)動(dòng)電路；所述脈沖形成電路采用脈沖寬度調(diào)制器控制不同的電流輸出，脈沖寬度調(diào)制器型號(hào)為 UC3525A，通過(guò)寬度不同的方波驅(qū)動(dòng)大功率IGBT切換出大電流的交流輸出；所述功率驅(qū)動(dòng)電路采用IGBT作為電流輸出，交流輸入電壓經(jīng)過(guò)整流濾波器后變成直流電壓，由IGBT構(gòu)成開(kāi)關(guān)變換器，將直流電壓變換成脈沖寬度可調(diào)的方波電壓，再經(jīng)輸出整流濾波，變成可調(diào)直流輸出電壓(VO)加到負(fù)載磁飽和線圈(5)上，產(chǎn)生負(fù)載電流；同時(shí)， 輸出的負(fù)載電流經(jīng)過(guò)輸出電流檢測(cè)，再反饋加到脈沖寬度調(diào)制器上，控制驅(qū)動(dòng)脈沖的寬度。
專利摘要本實(shí)用新型涉及鋼管渦流無(wú)損檢測(cè)裝置。一種用于鋼管磁飽和的分時(shí)電流控制電源，包括磁飽和電源單元(1)、設(shè)定電路和分時(shí)控制電路單元(3)，設(shè)定電路通過(guò)電位器設(shè)定多段分時(shí)電流和施加每段電流所需時(shí)間；當(dāng)感應(yīng)傳感器(4)感應(yīng)到鋼管頭部時(shí)，依次觸發(fā)分時(shí)控制電路單元中的分段啟動(dòng)單穩(wěn)觸發(fā)電路和時(shí)間控制單穩(wěn)觸發(fā)電路，輸出磁飽和電流第一段啟動(dòng)信號(hào)，該信號(hào)寬度由第一段時(shí)間輸入決定；該第一段啟動(dòng)信號(hào)結(jié)束后，時(shí)間控制單穩(wěn)觸發(fā)電路再啟動(dòng)磁飽和電流第二段啟動(dòng)信號(hào)，并一直工作至鋼管尾部出感應(yīng)傳感器；所述電流第一段啟動(dòng)信號(hào)和第二段啟動(dòng)信號(hào)控制多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換對(duì)應(yīng)的磁飽和電流設(shè)定值輸出至電源單元觸發(fā)電流輸出至磁飽和線圈(5)。
文檔編號(hào)H02M1/088GK202085074SQ201020678648
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者王洪, 韓莉 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司