國產鐵素體測量儀的設計原理

國產鐵素體測量儀的設計原理

在實際生產作業中石油、化工、核能、制藥行業用到不少裝載不同介質的不銹鋼容器、管道等焊接 ,要求控制不同的鐵素體含量。因為從焊接性(裂紋敏感性) 角度 ,要求鐵素體含量大于 5 %為好。但在諸如尿素之類介質中 ,要求鐵素體含量小于 0. 5 %。因此 ,在相關行業不銹鋼焊接生產和科研工作中 ,均需方便而準確的控制和測量焊縫熔敷金屬的鐵素體含量。因金相法不能滿足無損在線實時測量所以國外已很少使用。焊接委員會(WRC) 1972 年公布了“測量焊縫中鐵素體含量檢測儀校準規程”,規定了用新的物理量鐵素體數 (FN) 表示焊縫中鐵素體含量，推薦使用磁性法單探頭測量儀器，并制訂了 ISO8294 —85 ( E) 標準 ,目前上已普遍采用。ANSI/ AWS4. 2 —74 對這一“規程”做了補充。但國內在工程上今仍沿用百分含量表示。國內早期的F - 1 型鐵素體測量儀/鐵素體含量檢測儀就是一款已經能夠同時給出兩種量綱的鐵素體檢測儀器。

  國產鐵素體測量儀器/鐵素體含量檢測儀工作原理：

一、設計指標

參照國外同類儀器以下設計方案

1、采用單探頭形式 (WRC推薦) ,單探頭可以測量更小區域內鐵素體含量 ,從而能夠測定出鐵素體含量的局部偏析情況。同時便于采用標準中規定的非磁性涂層的標準樣。

2、鐵素體儀探頭磁場滲透度要小 ,可用于測量薄覆層鋼焊縫或堆焊層中鐵素體含量 ,而不受基材磁性影響。

3、鐵素體測量儀的測量誤差 < ±5 % ,以滿足工程上的要求。

二、鐵素體檢測設備的工作原理

根據上述要求 ,設計了由以下各部分電路組成的鐵素體測量儀 ,其原理框圖如下圖所示。上部分框圖由振蕩電路、電流激勵、探頭電路、電壓驅動、鑒相輸出、顯示等部分組成。振蕩電路由晶振等元件組成 ,產生穩定的振蕩信號 ,通過電流激勵電路給探頭的內部線圈提供恒定的激勵電流 。與此同時 ,振蕩信號通過電壓驅動給鑒相電路提供工作電壓。鑒相電路的作用是將來自放大器 2 的交流測量信號無損失的轉變為直流電平 ,送給顯示電路 ,并要對該信號的相位進行鑒別。下部框圖由信號變換及平衡橋、放大器 1、緩沖器、放大器 2 組成。信號變換及平衡橋電路接收來自探頭的測量信號 ,并與電流激勵信號組成差分信號 ,送入放大器1。為了提高系統的穩定性 ,放大器 1 和 2 均加入了深度負反饋及溫度補償 ,在兩級放大器之間加入緩沖器進行阻抗變換 ,進一步提高穩定性。信號經過兩級放大后送入鑒相器中 ,然后得到鑒相輸出的直流顯示電平。鐵素體測試儀器中探頭部分是整個儀器的關鍵，其物理尺寸、激勵信號強度及其它技術參數直接決定儀器的精度。所以鐵素體儀/鐵素體測試儀探頭占了整機較大的費用比例。