基于基波檢測(cè)的正交磁通門傳感器研究.pdf

1、管道運(yùn)輸業(yè)作為五大運(yùn)輸業(yè)之一，具有著連續(xù)、經(jīng)濟(jì)、低損耗、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。但是，隨著管齡的增長(zhǎng)，管壁出現(xiàn)損傷是不可避免的。為了防止管壁損傷帶來(lái)的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失，漏磁檢測(cè)作為常用的方法被用于管壁損傷的高效排查。而磁敏傳感器作為漏磁檢測(cè)系統(tǒng)的核心器件，對(duì)損傷檢測(cè)的效果起著重要作用。基波正交磁通門傳感器是一種利用磁調(diào)制原理，工作在基波模式下的正交磁通門磁傳感器，相比傳統(tǒng)的霍爾元件磁傳感器，它具有靈敏度高、定向性好、分辨率高、體積小、

2、不易損壞等優(yōu)點(diǎn)。本文調(diào)研了基波正交磁通門國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀后，基于其工作原理，開展基波正交磁通門傳感器探頭制作，設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路，并對(duì)基波正交磁通門傳感器優(yōu)化，預(yù)期可以適用于漏磁檢測(cè)系統(tǒng)。
　　本文首先以基波正交磁通門工作原理為基礎(chǔ)，用低矯頑力的鈷基合金絲磁芯和漆包線繞制的線圈構(gòu)造單磁芯單線圈的磁通門探頭。進(jìn)而，對(duì)基波正交磁通門傳感器的激勵(lì)電路和信號(hào)處理電路模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，并集成實(shí)驗(yàn)電路。隨后，針對(duì)靈敏度優(yōu)化制定實(shí)驗(yàn)方案，并依據(jù)實(shí)驗(yàn)方案探究

3、激勵(lì)參數(shù)（交流激勵(lì)振幅Iac、直流偏置Idc，交流激勵(lì)頻率f）與基波正交磁通門傳感器靈敏度關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在保證基波工作模式下(Iac＜Idc)，基波正交磁通門傳感器靈敏度可以通過(guò)增加交流激勵(lì)的振幅、減小直流偏置，并使交流激勵(lì)頻率選在諧振頻率附近可以獲得高靈敏度，優(yōu)化后的靈敏度為53.004mV/μT，量程-51.7-51.7μT?？紤]到基波正交磁通門傳感器量程較?。ㄅc地磁場(chǎng)大小50.056μT相當(dāng)），難以滿足漏磁檢測(cè)系統(tǒng)需求，引入

4、積分反饋和直接反饋兩種反饋機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)量程擴(kuò)展。在反饋電阻為7kΩ時(shí)，積分反饋電路不僅沒(méi)有降低基波正交磁通門傳感器的靈敏度，而且把量程擴(kuò)展了4.7倍。而受限于工作原理，采用直接反饋電路雖然能擴(kuò)展量程，但會(huì)損害基波正交磁通門傳感器靈敏度;直接反饋電阻增大到10kΩ時(shí)，盡管量程提高了2倍，但靈敏度卻只保持原有的53.8％?？梢?jiàn)，與直接反饋機(jī)制相比，積分反饋機(jī)制更適合于擴(kuò)展基波正交磁通門傳感器量程。
　　本文研究為基波正交磁通門傳感器應(yīng)用