基于磁弹效应的应力检测系统设计与实现

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钢铁材料因其具有良好的延展性、承压性和可塑性,而得到广泛的应用,诸如常见的建筑、钢轨和轮船等。这些使用场景与人们的生产、生活密切相关,使得钢铁材料的安全使用与人们的生命财产紧紧地联系在一起。因此,对钢铁材料的应力检测的研究具有重要意义。本文基于磁弹效应原理设计一种新型应力检测系统,实现对应力的无损检测。本文在分析国内外应力检测方法的基础上,研究了基于磁弹效应的应力检测的原理,分析了铁磁材料的磁化过程、应力对该过程的影响的关系。对应力传感器的结构、励磁线圈进行了设计计算。以STM32微处理器为核心,设计、制作了应用于应力传感器的励磁和数据采集硬件平台,主要包括数模转换电路、信号搬移电路、励磁电流放大电路、感应电压放大路和模数转换电路等。对OK210嵌入式硬件平台进行裁剪,将其作为人机交互硬件平台。为励磁和数据采集硬件平台设计了控制软件,实现了三角波励磁信号的产生,感应电压的采集,与人机交互平台的串行通信等功能。在人机交互平台上,搭建了基于Linux系统的Qt开发运行软件平台,开发了人机交互应用软件,实现了应力检测的参数设定、检测过程的按键控制、采集数据的可视化、采集数据的计算处理与保存、采集数据的提取、应力的标定与计算等功能。最后,利用研制的基于磁弹效应的应力检测系统实验样机,对45号钢试件进行了应力检测的标定实验。实验验证了基于磁弹效应的应力检测方法的可行性,同时对本文设计的软硬件系统进行了验证。
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