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基于单片机的管道漏磁检测系统硬件设计【摘要】本文主要介绍了基于51单片机的磁场检测系统硬件设计、工作原理及主要功能。该实验以8051单片机为核心采用线性霍尔元件UGN3503UA作为传感器来感应线圈磁场的变化并将磁场的变化转化为电压的变化硬件系统主要由单片机、磁传感器、A/D模块、显示器等组成该系统的研究主要是为了能更好的应用于磁场检测等方面比如管道漏磁检测、缺陷漏磁场的检测等。【关键词】单片机；磁场检测；磁传感器；A/D模块；显示器1.引言管道系统广泛应用于国民经济的各个重要部门如石油化工、天然气、冶金、水利等大部分都用作气体或流体的承压运输管道系统的工作环境恶劣承受运输的气体或流体的压力、土壤和各种化学物质的侵蚀使管道内部的潜在缺陷逐渐变成破裂而引起泄漏污染人民的生活环境并且影响工业生产所以对现有的管道系统进行无损检测有很大的意义。由于管道绝大多数采用导磁性能良好的高碳钢或者合金钢值制成很适合于利用磁性检测法进行检测。同时磁性检测法具有现场适应性强不受油泥等非导磁材料的影响成本较低易于实现等优点研究的焦点主要集中在磁性检测法目前用于检测管道的宏观损伤的磁性检测法主要有磁粉检测法、漏磁场检测法和磁通检测法。2.磁传感器的选取此处是检测缺陷漏磁场一般缺陷漏磁场在OG、4OOG范围内。为了检测漏磁场可以用的传感器有线圈和霍尔元器件。霍尔元器件和线圈的灵敏度一般霍尔器件的灵敏度一般都在10mV/mA*kG线圈的灵敏度也差不多。线圈可以做得很小也即它的空间分辨力可以较高但线圈的一致性不好。而霍尔器件是现成的芯片有多种芯片可以选择一致性会比线圈的高很适合于多传感器的场合。综合以上的优缺点我选霍尔元器件作为漏磁场传感器。本课题选用Allegro公司的线性霍尔传感器uGN3503uA型芯片它是一种低噪声输出型霍尔传感器5v供电时灵敏度为1.3mv/G量程范围为0-900G当外磁场为零时它的输出电压值在2.25v-2.75v。3.传感器放大滤波电路4.单片机磁场检测硬件系统的设计与实现4.1系统的设计思路要测量磁场必须要有一套传感器的伺动机构带动传感器探头移动。根据圆形缺陷的理论模型的漏磁场分布测量的最终目的是提取缺磁场几何图形的正负峰值和正负峰值的间即。由于事先不知道磁场的峰值在何处所以必须在z轴方向连续测量一段区间这就要求一个能带动传感器探头做精密移动的装置结合实际可以利用老式的绘图仪代替此处采用小型智能绘图仪：SR一6602它的步长是0.1mm即每次最小的移动单元是0.1mm这完全可以达到实验要求。利用绘图仪带动磁探头做精密移动有两种测量方式：一是连续移动测量一是单点测量即每次测量一个点。连续测量就要求知道绘图仪的移动速度但绘图仪的移动速度不好测量且连续测量使从磁传感器输出的电压信号有一定频率这对后面的滤波电路有一定的要求。此处采用单点测量这样可以使磁传感器输出的信号近似是直流这将简化滤波电路但它的缺点是测量的速度较慢。PC机在其中其控制作用协调绘图仪和51单片机等其它几个部分运作。（1）PC机中通过C语言编程控制串口1按照绘图仪的命令格式向其发送命令。（2）Pc机通过C语言编程控制串口2向8051单片机系统发送控制命令接收数据等信息。4.2绘图仪简介绘图仪采用一种老式的小型智能绘图仪：SR-6602。用绘图仪不是为了画图而是利用其移动装置带动传感器探头做精密移动（步长0.1mm）。它用25针串口RS-232作为接口所有的命令都必须通过串口来发送接受。其它的命令都类似首先按绘图仪命令格式把命令定义成一个数组然后通过串口发送函数到相应的串口命令。4.3硬件电路的实现因为PC机的串口电压与单片机的串口电压不一致所以采用芯片ICL232来做串口电压转换。为了调试程序的方便直观还有必要加显示电路作为辅助部分电路原理如图8所示采用数码管LED显示管总共有4个这种单元。5.结束语本文以研究各种管道及设备的磁场为背景根据实际要求用8051单片机设计了一套磁场的验证系统本论文主要设计了磁场检测的硬件部分硬件部分主要有霍尔传感器放大滤波电路和单片机电路其中单片机电路主要有存储器的扩张、A/D数模转换、串口电路和LED显示部分。根据对磁场检测的要求设计了一整套的试验步骤和方法对水利及石油管道漏磁检测及许多磁场检测方面提供了应用方案。参考文献：[1]金建华.《基于磁性传感器信息融合的在线检测技术与系统》华中科技大学2001.[2]孙肖子张畴先谈文心.等.《电子线路基础》1994.[3]李朝