文 献 综 述

随着现代工业的发展，尤其在航空航天，能源交通，石油化工等行业，对使用钢铁材质的机械产品质量的要求越来越高，特别是钢铁材质零件在热处理后的硬度，表面硬化层深度以及判别组织以及分选混料等方面，更是要求其产品百分百的全检。一些常用的检测手段，如火花鉴别混料分选，或用布洛维硬度计检测硬度和化学分析等方法，均存在人力成本高，人为因素影响大，速度慢以及对工件有损等许多缺陷。在钢铁材质质量检测的研究领域，电磁无损检测方法以其非破坏性、简便快速、无损非接触和实时的优点取得了大量成果。课题的内容是硬度分选仪的信号发生及控制部分的设计与实现，属于电磁无损分选仪的分课题，通过控制信号波形可以形象的对钢铁材质工件在硬度，混料等缺陷进行快速地定性甚至定量的无损检测。

电磁检测技术都以导电体作为被测对象，其基本原理都是基于电磁感应现象，电磁感应原理在电磁无损检测方法的体现是: 电磁能量与被测物的交互作用，这种交互作用在理论上可用麦克斯韦方程组表示。无损检测技术ET是一种独特而低成本的高速大规模检测方法，在工业现场已经得到了广泛应用，而ACFM和EMT是两种新型的电磁无损检测技术，目前发展都不够成熟。ET的作用原理为: 当被测对象为导电体时，导电材料在交变磁场作用下将产生电涡流(简称涡流)，而材料表面层和近表面层的缺陷会影响产生涡流的大小和分布，从而影响线圈的阻抗，通过测量阻抗的变化来分析并研究材料的缺陷和损伤。ET技术的典型应用包括各种导体材料的探伤、试件几何尺寸: 形状大小膜厚、被检件与检测线圈间的距离( 提离间隙) 覆盖层厚度等。ACFM基于交流电压降原理，用表面磁场模型代替交流电压降检测中的表面电场模型而提出的。其原理是由激励探头在待测工件表面感应出均匀交变电流，当工件中存在缺陷，检测探头采集缺陷上方电磁场畸变信息并分析处理，可获得描述缺陷状态的尺寸信息。EMT技术基本的检测过程为: 在激励线圈产生的交变电磁场中，被测对象电特性分布的变化将改变检测线圈内部感应电压的幅值和相位 采集这些信息并经过图像重建算法可以得到被测空间的电导率和磁导率分布。EMT的特点在于: 它可以将被测对象的电磁特性分布以图像的形式展现出来，即完成检测的可视化和图像化。

本课题使用ET方法，方法中涉及的交变磁场是检测生产试件是否合格，有无探伤、缺陷和损伤等的重要手段。人们在电磁无损检测方面已取得了许多进展, 但仍有许多不尽人意之处, 其中一个重要的因素便是检测系统信号的稳定性, 这一点对测量结果会产生严重的影响。因为信号发生电路是整个检测系统的信号源, 它的信号频率是否稳定将对整个检测系统的工作起十分关键的作用, 信号频率不稳定会给信号的后续处理带来极大的困难, 甚至使电磁检测难以进行。交变信号流过电磁探头依据电磁感应原理产生涡流，之后经过前置放大、整流稳压、滤波/陷波、A/D转换等步骤，PC机采集到波形。在校零的基础上，通过比较置于探头的待测件与标准件感应出的涡流电压差是否超过限定值判定工件的合格性。在本课题中，我负责交变信号的产生和控制环节，要求可定时产生或者按键触发产生8个信号持续时间可控，频率在30HZ~3K可任意设定激励方波信号，信号的产生选择STM32F107处理器实现。

STM32F107是意法半导体推出全新STM32互连型（Connectivity）系列微控制器中的一款性能较强产品，实时性能优异，功耗控制杰出，易于开发。对于初学者来说，STM32把常用函数都已集成于固件库，开发者只需在了解函数的功能的基础上调用即可，省去了大量的开发时间，容易掌握。芯片集成了各种高性能工业标准接口，且STM32不同型号产品在引脚和软件上具有完美的兼容性，可以轻松适应更多的应用。STM32F107VCT6是ARM Cortex_M3内核，主频为72Mhz，内部含有256K字节的FLASH和64K字节的SRAM，100脚LQFP封装的芯片。标准外设包括10个定时器、两个12位1-Msample/s AD(模数转换器) (快速交替模式下2M sample/s)、两个12位DA(数模转换器)、两个I2C接口、五个USART接口和三个SPI端口和高质量数字音频接口IIS，另外 STM32F107拥有全速USB（OTG）接口，两路CAN2.0B接口，以及以太网10/100 MAC模块，芯片可以满足工业、医疗、楼宇自动化、家庭音响和家电市场多种产品需求。在熟悉STM32芯片工作原理、外围电路以及了解固件库的使用方法的情况下，使用标准外设TIM1高级定时器的PWM1模式，结合波形产生原理，通过设置定时器的的多个预装载寄存器ARR、RCR、PSC等实现PWM波的产生。

电磁无损检测技术是未来冶金工业最有前途的无损检测技术之一，信号频率是否稳定将对整个检测系统的工作起着十分关键的作用。电磁检测仪对信号频率的稳定性有较高的要求，由于工作环境恶劣，更要求信号频率具有很强的抗干扰能力。STM32芯片控制产生PWM波具有频率分辨率高、频率可调、转换速度快、信号纯度高等优点，能够保证信号频率的稳定不变，从而满足了电磁场无损检测对信号频率的要求。毫无疑问，该信号发生电路也完全适合其他要求频率稳定的工程应用中。

器

参考文献：

[1] 胡方强.智能型电磁无损检测仪的研制[J].制造业自动化,2010,32(8):85-87.1009-0134.2010.08.28.

[2] 康宜华,宋凯,杨建桂等.几种电磁无损检测方法的工作特征[J].无损检测,2008,(12): 928～ 930.