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国产铁素体测量仪的设计原理

国产铁素体测量仪的设计原理

在实际生产作业中石油、化工、核能、制药行业用到不少装载不同介质的不锈钢容器、管道等焊接 ,要求控制不同的铁素体含量。因为从焊接性(裂纹敏感性) 角度 ,要求铁素体含量大于 5 %为好。但在诸如尿素之类介质中 ,要求铁素体含量小于 0. 5 %。因此 ,在相关行业不锈钢焊接生产和科研工作中 ,均需方便而准确的控制和测量焊缝熔敷金属的铁素体含量。因金相法不能满足无损在线实时测量所以国外已很少使用。焊接委员会(WRC) 1972 年公布了“测量焊缝中铁素体含量检测仪校准规程”,规定了用新的物理量铁素体数 (FN) 表示焊缝中铁素体含量,推荐使用磁性法单探头测量仪器,并制订了 ISO8294 85 ( E) 标准 ,目前上已普遍采用。ANSI/ AWS4. 2 74 对这一“规程”做了补充。但国内在工程上今仍沿用百分含量表示。国内早期的F - 1 型铁素体测量仪/铁素体含量检测仪就是一款已经能够同时给出两种量纲的铁素体检测仪器。

  国产铁素体测量仪器/铁素体含量检测仪工作原理:

一、设计指标

参照国外同类仪器以下设计方案

1、采用单探头形式 (WRC推荐) ,单探头可以测量更小区域内铁素体含量 ,从而能够测定出铁素体含量的局部偏析情况。同时便于采用标准中规定的非磁性涂层的标准样。

2、铁素体仪探头磁场渗透度要小 ,可用于测量薄覆层钢焊缝或堆焊层中铁素体含量 ,而不受基材磁性影响。

3、铁素体测量仪的测量误差 < ±5 % ,以满足工程上的要求。

二、铁素体检测设备的工作原理

根据上述要求 ,设计了由以下各部分电路组成的铁素体测量仪 ,其原理框图如下图所示。上部分框图由振荡电路、电流激励、探头电路、电压驱动、鉴相输出、显示等部分组成。振荡电路由晶振等元件组成 ,产生稳定的振荡信号 ,通过电流激励电路给探头的内部线圈提供恒定的激励电流 。与此同时 ,振荡信号通过电压驱动给鉴相电路提供工作电压。鉴相电路的作用是将来自放大器 2 的交流测量信号无损失的转变为直流电平 ,送给显示电路 ,并要对该信号的相位进行鉴别。下部框图由信号变换及平衡桥、放大器 1、缓冲器、放大器 2 组成。信号变换及平衡桥电路接收来自探头的测量信号 ,并与电流激励信号组成差分信号 ,送入放大器1。为了提高系统的稳定性 ,放大器 1 2 均加入了深度负反馈及温度补偿 ,在两级放大器之间加入缓冲器进行阻抗变换 ,进一步提高稳定性。信号经过两级放大后送入鉴相器中 ,然后得到鉴相输出的直流显示电平。铁素体测试仪器中探头部分是整个仪器的关键,其物理尺寸、激励信号强度及其它技术参数直接决定仪器的精度。所以铁素体仪/铁素体测试仪探头占了整机较大的费用比例。

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