基于PIC单片机的便携式磁记忆检测仪设计

　　金属构件和零部件发生损坏的主要原因，是各种微观和宏观机械应力集中导致疲劳失效，其基本特征表现为材料在低于静强度极限的交变应力持续作用下，生成多种类型的微观内部缺陷，并逐渐演化为宏观裂纹，裂纹扩展最终导致结构破坏。因此，进行疲劳分析，有效评价应力变形状况，测定未来裂缝发展的位置、大小和方向，成为评价金属零部件与构件结构强度和可靠性的一个重要依据。为了及时准确的找出最大机械应力变形区域，20世纪90年代后期，以杜波夫为代表的俄罗斯学者率先提出一种崭新的诊断技术-金属磁
   
      
    　　便携式磁记忆检测仪以单片机PIC16LF873A为核心，用HMC1052两轴磁阻传感器检测法向分量Hp(y)的X分量和Y分量，经过信号放大后，送单片机PIC16LF873A的A/D转换通道，获得的数据经计算得到Hp(y)值，送LCD显示。为检测方便，设置了两个检测通道，作为应力集中线Hp(y)符号比较的依据。   
      
    　　图2中Q1、C2、C3、R11、R12构成简单的置位电路，可以为HMC1052提供大电流脉冲。用单片机完成电路的控制。当SET/RESET输出低电平时，Q1截止，C2充电到VCC，C3放电到0V。当SET/RESET输出由低到的高电平时，R12和C3使Q1导通，由C2、Q1和HMC1052的S/R+(6引脚)S/R-(8引脚)间电阻构成回路，形成大约0.5A的置位脉冲，脉冲宽度约2μs。SET/RESET输出由高到低的时候，由R11限流形成复位脉冲。为节省电池能量，置位/复位电路每十分钟工作一次。电路以一种倒转的方式改变传感器输出极性，即驱动置位脉冲读数一次，在驱动复位脉冲读数一次，两次读数相减可以消除因温度漂移和电路参数等共模信号造成的影响，从而得出一个与绝对磁场成正比例的输出。
    　　Q2和R13是   
      
    　　磁记忆检测仪的软件设计
    　　软件是便携式磁记忆检测仪另一个核心部分，主要完成系统初始化、数据采集、数据显示、键盘处理和校验等功能。
    　　主程序：完成系统的初始化工作，进行各传感器的置位和复位，然后进入睡眠状态。
    　　通道按键中断服务子程序：向检测数据通道供电，采集Y数据和X数据测量时，法向分量Hp与X、Y数据的关系是：Hp=√X2+Y2。Hy的符号与测量基准方向Y的符号相同。对PIC16LF873A单片机，10位A/D转换器0Gs对应1.5V电压和数字量为512，+5Gs对应
    　　3V电压和数字量为1023，-5Gs对应0V电压和数字量为0。每个数字对应电压2.9mV和9.765mGs。Hy值的符号与Y分量符号相同。数字量≥512的数据，进行以下运算：实际数据=(Y数据-512)0.009765Gs-修正值。数字量≤512的数据，进行以下运算：实际数据=-(511-Y数据)0.009765Gs-修正值。LCD显示器可以显示8位数字，最高显示位为Hp符号，有效数字是7位。可以连续测量，直到再一次按键，返回主程序。
    　　校验按键中断服务子程序：将传感器置于磁屏蔽中，各通道测量出0Gs值，将测量结果作为修正值存入EEPROM中。
    　　实验和数据分析
    　　实验方式：便携式磁记忆检测仪与俄罗斯TSCM-2FM应力集中检测仪同时对工件相同点进行应力检测，便携式磁记忆检测仪的检测结果如表1。
    　　应力集中线的位置与俄罗斯TSCM-2FM应力集中检测仪检测的结果相同。经过实验检测，便携式磁记忆检测仪可以实时显示被测工件的磁场Hp值的大小和符号，双通道配合使用，磁感应强度为零的连接线为应力集中线。
    　　结语
    　　基于PIC16LF873A单片机的便携式磁记忆检测仪，具有成本低、功耗低、精度高、体积小和使用方便等特点，对操作人员无专业计数要求。特别适用于在工件结构复杂窄小的环境使用。便携式磁记忆检测仪是一款性能价格比很高的磁记忆检测仪器，在石油、化工、冶金、机械、铁路、建筑、桥梁和航空等部门的无损检测中具有十分广阔的前景。