基于自旋阀GMR传感器的金属磁记忆检测.pdf

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1、基于自旋阀GMR传感器的金属磁记忆检测黄海鸿。等基于自旋阀GMR传感器的金属磁记忆检测MetalMagneticMemoryDetectionBasedonSpin—valveGMRTransducer簧络鸿汪最终嚎纠儒穹(合肥工业大学机械与A-车-工程学院，安徽合肥230009)摘要：针对铁磁性构件疲劳损伤部位产生的磁记忆信号，设计出一种基于自旋阀巨磁阻抗效应传感器的金属磁记忆检测装置。该装置采用基于自旋阀巨磁阻抗效应的传感器构成检测探头，以Ⅱ公司的DSP2407芯片为处理器核心。检测探头获取的磁记忆信号经过放大、调

2、理和数模转换电路之后，由处理器对获取的信号进行背景去噪和自适应滤波，并通过串行口与计算机进行通信。对预制暗伤的510L板材试样进行检测与验证，结果表明，该装置能够精确地检测出疲劳试样的疲劳损伤部位。关键词：磁记忆检测自旋阀巨磁阻抗效应无损检测磁传感器DSP2407中图分类号：TH39文献标志码：AAbstract：AimingatthemagneticmemoWsignalsgeneratedatthefatigueinjurypartsoftheferromagneticcomponents，themetalmagn

3、eticmemorydetectiondevicehasbeendesignedbasedonthespinvalvegiantmagneticresistant(GMR)effecttransducerthatisworkingasthedetectionprobe．TheprocessorcoreDSP2407chipfrom，11isusedinthedevice，throughamplifying。signalconditioningandD／Aconverting。themagneticmemorysigna

4、lsacquiredfromtheprobearethenbeinghandlingwithde—noisingandadaptivefilteringbytheprocessor，andcommunicatingwithcomputerviaserialport．Thedeviceisinspectedandverifiedbythetestforthe510Lspecimenswithprefabricatedinvisibleinjury，theresultsindicatethatthefatigueinjur

5、ypartsofthefatiguespecimenscanbepreciselydetectedbythedevice．Keywords：MagneticmemorydetectionSpinvalveGiantmagnetoresistance(GMR)effectNon-destructivedetectionMagnetictransducerDSP24070引言当处于地磁场中的铁磁性工件受工作载荷作用时，工件的磁性能在应力和变形集中区内会产生不可逆转的重新取向．在工件表面产生漏磁场．并在应力与变形集中区形成最

6、大的漏磁场只(Y)变化。金属磁记忆检测技术即通过检测漏磁场来无损、准确地确定铁磁性金属构件上的应力集中区，进而对铁磁性构件的应力集中与疲劳损伤进行早期诊断¨‘2j。近年来，磁记忆检测技术在无损检测领域蓬勃发展．在制造业、石油化工和航空等工程实践中有着广泛的应用，并取得了巨大的经济效益。然而，目前常用的传感器多为自制的线圈、磁阻传感器或霍尔传感器等，在检测精度上有一定的不足。1988年，Baibieh发现磁有序材料在一定的结构和外磁场下，其电阻会随着外磁场的改变而发生巨大变化，称其为巨磁电阻(giant国家自然科学基金资

7、助项目(编号：50905052)；教育部新世纪优秀人才支持计划基金资助项目(编号：NCET-12-0837)。修改稿收到日期：2013一02—19。第一作者黄海鸿(1980一)，男，2006年毕g't-合肥工业大学机械电子工程专业，获博士学位，副教授；主要从事绿色制造与再制造、无损检测的研究。《自动化仪表》第35卷第2期2014年2月magnetoresistance．GMR)效应[3]。自旋阀GMR传感器是一种新型的基于GMR效应的磁场检测传感器，其检测灵敏度要比常规磁阻传感器高1～2个数量级，并且在工作过程中具有良

8、好的线性和温度稳定性[4‘5】。为提高磁记}乙检测的精确度。引入一种自旋阀GMR传感器SAS010。该传感器能够更有效地检测出铁磁性零件应力集中区的磁记忆信号法向分量只(，，)。1系统组成基于自旋阀GMR传感器的磁记忆检测装置总体结构如图1所示。．棼墨壁鸷舅燕捷⋯信号调理与转换模块圃眶厂]lPWMI—PWM4H段卜T3PWM探头D