AMI-21型奥氏体测量仪用户手册修改版.doc

AMI-21型奥氏体测量仪

使用手册

河北中洛检测设备有限公司
2012年

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目录

简介 2
一、基本原理 3
二、性能指标与使用条件 7
三、仪器外部结构 8
四、操作程序 10
五、标定试验 20
六、安装USB驱动程序 22
七、注意事项 25
八、程序安装说明 26

简介
轴承钢中残留奥氏体的含量，对轴承的机械性能、尺寸稳定性有决定性影响，与轴承材料的抗拉强度、冲击韧性和疲劳强度存在一定对应关系。
AMI-21型奥氏体测量仪由河北中洛检测设备有限公司主持，在西安交通大学、洛阳轴承研究所、河北工程大学等科研院所的合作和技术支持下研究开发成功的。该仪器于2012年7月17日通过了河北省科技厅与邯郸市科技局共同主持、中国轴承工业协会技术委员会材料学部组织的新产品鉴定会，鉴定认为本仪器属国内首创、国际领先水平。
AMI-21型奥氏体测量仪可方便快捷的对不同钢材中奥氏体含量、残留奥氏体含量进行准确测量。
AMI-21型奥氏体测试仪的特点：
1、Windows操作界面，人机对话界面友好，操作方便。
2、测试仪与计算机通讯采用通用的USB接口，与笔记本或台式机联接方便。
3、可根据测量需求设定激磁频率、激磁电流、采样频率等参数，以适应不同的材料与工件形状。
4、测量结果、测量报表等既可实时显示，也可以文件方式保存，以方便数据重复使用、查找和打印。
5、本机备有灵敏度系数标定程序，可在线或离线对不同材料、不同形状工件进行灵敏系数标定。
6、测量速度快，完成一个工件、一个测点的测量时间小于10秒。
7、主要电子元件采用军品级元器件，性能稳定可靠。
8、传感器采用本公司设计制作的高灵敏度探头，采用配对选型、联机综合调试工艺。
9、本机设计采用高度集成设计，体积小，重量轻，适于现场检测。

一、基本原理
AMI-21型奥氏体测量仪传感器与整机等效电路工作原理如下图所示：
1、传感器示意图
2、整机等效电路工作原理
3、奥氏体含量计算方法
轴承钢为二相体：铁磁相和非铁磁相，其中残奥、碳化物等为非铁磁相。测量时传感器中不平衡电流为：
(1-1)
式中：为残奥含量，a、b为常数，与传感器的尺寸及传感器磁性材料的磁导率、试件材质等因素有关。
在一定测试系统装置下，a、b为常数可根据标定试验确定。根据实测的不平衡电流｜I｜，可根据下式确定残奥值:
(1-2)
4、测量结果
根据本方法测量轴承滚子的残奥值与X射线法对比结果如图1-3所示。

(a)不平衡电流与残奥含量的关系 (b) 残奥含量与不平衡电流的关系
图中标记“■”的数据为X射线法测试值
图1-3 轴承滚子残奥测量本方法与X射线法测试结果比较

本方法测量轴承套圈残奥值与X射线法对比结果如图1-4所示。

(a)不平衡电流与残奥含量的关系 (b) 残奥含量与不平衡电流的关系
（■）为X射线法测试值
图1-4 轴承套圈残奥测量本方法与X射线法测试结果比较
测量结果与X射线法相比基本吻合(＜1%)。

二、性能指标与使用条件
该设备的特点是：可根据需求设定激磁频率、激磁电流、采样频率等参数；测量结果实时显示；可在线、离线进行灵敏系数标定；测量报表打印等。
1、AMI-21型奥氏体测试仪主要性能指标
⑴ 测量频率范围：20Hz～500Hz。
⑵ 测量深度：根据不同材料在0.2～3ｍｍ调节。
⑶ 传感器尺寸：标配7ｍｍ（铁芯尺寸，可根据用户要求定制其他规格）。
⑷ 测量范围：奥氏体含量在0～15%之间。
⑸ 灵敏系数：＞1mA／1%奥氏体体积含量。
⑹ 重复测量误差：在±0.5%之内。
⑺ 电源：AC220±5％，50Hz±2％；功率≤100W。
⑻ 重量：10.00Kg。
2、使用条件
⑴ 适用于钢，铸铁等铁磁性材料。
⑵ 表面状态，必须无污垢、油膜、氧化层。
⑶ 试件平面度尽量和标定试样一致，不满足此条件，表面应进行清理和打磨，灵敏系数必须在该条件下标定。
⑷ 周围环境3m以内无强电磁干扰装置。
⑸ 工作电源满足设备要求。

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三、仪器外部结构
仪器的前面板如图3-1所示。图中主要部件的作用如下：

图3-1 前面板图

⒈“电源开关”
电源开关为带锁开关，顺时针方向旋转为开，逆时针为关。
⒉“传感器”插座
仪器工作时需接两个传感器，分别连接到 “传感器Ⅰ”和“传感器Ⅱ”两个插座上。 “传感器Ⅰ”为补偿传感器，测试时悬空（放在空气中），“传感器Ⅱ”为测量传感器，测试时放在被测工件上。
⒊“平衡调节”旋钮
将两个传感器同时悬空或放在同一个奥氏体含量为零的试件上，调节“平衡调节”旋钮使计算机屏幕显示的测量电流为零（或最小），则表示已经达到平衡状态。测量仪通过平衡调节后，可减小测量误差。
仪器的后面板如图4-2所示。图中主要部件的作用如下：

图3-2 后面板图

⒋“电源”
仪器交流供电电源插座，该插座内含有保险丝座。
⒌“USB接口”
计算机和测试仪之间采用USB接口进行通讯，该接口可通过USB数据线联接到笔记本或台式计算机的任意USB插口上。

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四、操作程序
一般是先将计算机和测量仪联接好，启动程序，然后再给测量仪加电。
1、程序菜单介绍
程序运行后主界面如下。

图4-1 奥氏体测量仪主界面
启动程序后屏幕窗口主菜单如下：
文件
视图
材料参数
工作参数
标定灵敏系数
测量仪控制
测试报告
帮助

各菜单具体操作和说明如下：
⑴ 文件菜单
调用记事本
退出
“调用记事本”子菜单将调用当前计算机的记事本软件，方便查看本仪器的辅助文件。

点击“退出”子菜单就即可退出运行中的主界面（退出程序）。设置一个退出项，可以在退出时提示保存相应的数据和图形，因而界面右上角的“´”是灰色无效的。
⑵ 视图菜单
工具栏
状态栏
单击工具栏项显示“AMI-21型奥氏体测量仪”标志，再单击就隐藏其标志。状态栏项始终处于选定状态，即对相应的操作进行说明。一般情况下，工具栏、状态栏都应处于选定状态。
⑶ 材料参数菜单
电阻率
相对磁导率
“电阻率”子菜单用于设定被测试件材料的电阻率。点击“电阻率”弹出：

图4-2 输入被测材料的电阻率
输入被测试件材料的电阻率，点击“确定”，新的电阻率数值被设置。点击“退出”，取消本次操作，原电阻率数值保持不变。电阻率缺省值：。
“相对磁导率”子菜单用于设定被测试件材料的相对磁导率。点击“相对磁导率”弹出：

图4-3 输入被测材料的相对磁导率
输入被测材料的相对磁导率，点击“确定”，新的相对磁导率数值被设置。点击“退出”，取消本次操作，原相对磁导率数值保持不变。相对磁导率缺省值：。
电阻率设定范围：，相对磁导率设定范围：。如果超出给定范围，将弹出警告信息对话框，如图4-4所示为电阻率、相对磁导率输入值超出范围时的警告信息对话框。此时，点击“确定”返回，重新输入正确的数值即可。

图4-4 输入错误提示信息框
⑷ 工作参数菜单
设置与电路相关的参数
设置A/D卡采集通道
设置激磁电流和测量电流范围
设置试用完成时间
打开/关闭设置许可
该菜单有五项设置，主要是为了仪器制造方便而安排的，一般用户不要改变这些参数。
⑸ 标定灵敏系数菜单
打开标定窗口
加载灵敏系数
“打开标定窗口”子菜单用于被测试件的灵敏系数标定。具体参见第五章“标定灵敏系数”。
“加载灵敏系数”选项为加载已标定的材料的灵敏度系数文件。点击“加载灵敏系数”选项，弹出对话框：

图4-5 加载灵敏度系数选择
点击“否(N)”返回原界面，点击“是(Y)”，弹出：

图4-6 加载灵敏度系数
从灵敏度系数文件存储位置选择灵敏度系数文件（*.dsc，灵敏度系数文件为文本格式），点击“打开(O)”，该文件所保存的灵敏系数就加载到了正在运行的测量仪程序中。当程序开始测量时，则程序将按该文件记录的灵敏度系数和仪器的测量电流来计算奥氏体含量。
⑹ 仪器控制
联结测量仪
断开测量仪
该菜单用于该仪器和计算机的联接和断开。
⑺ 测试报告
显示测试报告信息(并可打印)
打开测试报告信息文件(并可打印)
“显示测试报告信息”子菜单可以显示当前程序中的测试报告信息，如果没有相应的信息数据，则显示一张空表，如图4-7所示。

图4-7 显示测试报告信息对话框
用户可以根据实际测量情况填写该表，并可将该信息表保存到当前程序中(点击“确认”按钮。注意：当整个程序退出时，保存到程序中的信息表的信息将丢失)、保存为文件或打印。点击图中“提取测量结果”按钮能够自动从程序中提取当时测量的数据和部分信息：激磁电流、激磁电流频率、测量电流和奥氏体含量，表中其它信息需要用户手工输入。
“打开测试报告信息文件”子菜单可以打开以前保存为文件的测试报告信息文件。点击该子菜单，弹出如下对话框：

图4-8 打开测试报告信息询问
点击“否(N)”返回原界面，点击“是(Y)”，弹出图4-9对话框：

图4-9 打开测试报告信息文件
从测试报告信息文件存储位置选择测试报告信息文件（*.txt，测试报告信息文件为文本格式），点击“打开(O)”，弹出：

图4-10 打开文件确认
点击“确定”，该文件所保存的测试报告信息就加载到了正在运行的测量仪程序中，并弹出图4-11对话框显示所加载的测试报告信息：

图4-11 显示加载的测试报告信息（本图所给出的内容为参考数据）
点击“退出”按钮，返回主界面。
⑻ 帮助
帮助信息
关于AMI-21
“帮助信息”子菜单可以打开随仪器携带的帮助信息文件，查看该仪器的相关信息、使用说明和注意事项等。
“关于AMI-21”子菜单可查看该仪器测量程序的版本信息。

2、操作方法
主界面右侧是测量仪快速操作按钮和实时信息显示界面，由4个模块组成：测量数据显示、测量结果确认、采样频率设定与显示、激磁电流设定与显示，如图4-12所示。

图4-12 测量仪快速操作按钮和实时信息显示界面
测试操作方法和测量仪快速操作按钮和实时信息显示界面介绍：
⑴ 选择激磁信号参数
图4-12下部为激磁电流设定与显示，这里单独重画如下：

图4-13 激磁电流设定与显示模块
改变激磁电流的频率可以改变仪器对工件的测量深度。根据工件尺寸及传感器尺寸，用户可输入激磁电流频率（推荐200Hz）,点击“确定”予以设置。
改变激磁电流，可以改变仪器测量灵敏度。点击图4-13中“上、下箭头”按钮，可改变激磁电流大小（推荐150～200mA）。图中右边的“上、下箭头”按钮可使激磁电流增减,图中左边的“上、下箭头”按钮可使激磁电流增减。
注意：测量时所选用的激磁电流频率和激磁电流必须与灵敏系数标定时所用的激磁频率和激磁电流大小相同。
⑵ 选择采样频率
对于采样频率设定与显示模块，这里单独重画如图4-14所示。

图4-14 样频率设定与显示模块
改变采样频率可以改变显示波形的周期个数。一般来说，采样频率越高，波形显示窗口显示波形的周期个数越少，每周期的采样点数越多，测量精度越高。但为了数据处理方便其间，一般不要少于两个周期。
用户可通过点击“上、下箭头”按钮选择采样频率。
⑶ 调零
将传感器Ⅰ和传感器Ⅱ悬空（放置于空气中），调整测量仪面板上的“平衡调节”旋钮使计算机屏幕显示的相对测量电流为零，如图4-15所示。

图4-15 测量数据显示模块
在调零时，当绝对电流很小时，显示的绝对电流值有时可能会有所跳动，这时可采用相对原点测量方法，即把某一稳定、较小的绝对电流作为相对原点，取相对测量电流作为最终的测量电流。设置了相对测量原点，则测量电流为
测量电流=相对测量电流=绝对测量电流-相对测量原点，
未设置相对测量原点，则测量电流为
测量电流=相对测量电流=绝对测量电流-0。
通过点击图4-15中“设置”按钮可以设置或取消相对测量原点。
⑷ 工件测试
传感器Ⅰ悬空（放置于空气中，周围300mm半径范围内不得有磁性与铁磁性物质），传感器Ⅱ放置于所需测量工件上，待测量电流显示值稳定后（视值小于±0.2mA）点击“确认测量结果”按钮，程序将记录测量结果，如图4-16所示。

图4-16 测量结果确认模块
考虑到材料分布的不均匀性，建议用户对工件多次测量取平均值为最终测量结果。
注意：测量时传感器与工件接触面吻合程度对测量结果至关重要。因此必须保证传感器铁芯与所测工件接触面的平整度，并确认两接触面间无杂物。另外建议测试时传感器与工件间依靠激磁产生的磁性吸附作用维持接触，尽量避免操作者触动传感器与工件，以减小人为因素对测量结果的的影响。

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五、标定试验
仪器的灵敏系数必须通过标定试验确定。标定试验对话框如下：

图5-1 灵敏系数标定对话框
该测量仪提供的标定程序进行灵敏系数标定，有两种方法：
1、离线标定
运行程序，但不要进行测量，这时打开标定灵敏系数对话框，此时显示的灵敏系数A、灵敏系数B，是当前程序中使用的灵敏系数。要进行离线标定，可输入两组测量电流和该测量电流对应的已知奥氏体含量，注意输入数据时不要忘记点击“确定”按钮。然后点击“计算”按钮，即可计算出灵敏系数A和灵敏系数B。计算的灵敏系数会自动替换原来程序中的灵敏系数。点击“保存到文件”可将新计算的灵敏系数保存到文件，已备以后使用。
也可根据经验确定灵敏系数A、灵敏系数B，然后手工输入（不用“计算”）。
2、在线标定
运行程序，首先打开标定灵敏系数对话框，然后点击“开始测量”。在开始测量后，将传感器Ⅰ和传感器Ⅱ悬空(放在空气中)，调节测量仪面板上的“平衡调节”旋钮使计算机屏幕显示的测量电流为零。
传感器Ⅰ悬空,传感器Ⅱ放置于奥氏体含量为0的标准试样上，通过点击灵敏系数标定对话框中第一点测量电流“确定”按钮，将主界面显示的测量电流转移到第一点测量电流编辑框里，然后手动输入测量电流对应的奥氏体含量为0；将传感器Ⅱ放置于奥氏体含量已知的标准试样上，点击灵敏系数标定对话框中第二点测量电流“确定”按钮，将主界面显示的测量电流转移到第二点测量电流编辑框里，然后手动输入对应的标准试样的奥氏体含量。点击“计算”按钮，即可计算出灵敏系数A和灵敏系数B。计算的灵敏系数会自动替换原来程序中的灵敏系数。点击“保存到文件”可将新计算的灵敏系数保存到文件，已备以后使用。
保存灵敏系数数据文件的格式为文本文件，文件的扩展名该仪器默认为*.dsc。
灵敏系数标定完成后，点击灵敏系数标定对话框中的“退出”按钮，退出标定操作，之后即可进行实际试件的奥氏体含量测量操作。

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六、安装USB驱动程序
在WINDOWS 98/2000/ME平台使用该仪器时需要安装设备驱动程序。一台计算机在第一次连接该仪器时需要人工安装设备驱动程序, 以后再连接时设备驱动程序会自动安装。下面介绍人工安装设备驱动程序的方法。
当计算机在开机状态WINDOWS正常运行时, 将USB电缆的一端插头插入该仪器（仪器的电源开关处于关闭状态），USB电缆的另一端插头插入计算机任意USB插口上，此时计算机屏幕出现“找到新的硬件设备”，接着出现如下提示窗口：

点击“下一步”，出现如下窗口：

选择“搜索设备的最新驱动程序”，点击“下一步”，出现如下窗口：

选择“指定位置”选项，点击“浏览”按钮，指向“光驱盘符：\仪器辅助文件\数据采集卡、信号卡UA300系列驱动信息\UA300n.inf”，点击“打开”，出现如下窗口：

点击下一步，出现如下窗口：

点击完成，驱动程序安装成功了！

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七、注意事项
1．发生非正常关机或计算机“死机”时，信号源并未关闭，此时应立即关闭主机电源，以免发生意外。
2．发生传感器异常振动时，应立即关闭主机电源。
3．发生其它异常现象时，应立即关闭主机电源。
4．因仪器中有电抗元件的存在，要求关机和开机的间歇时间不能小于3分钟；每次开机5分钟后才能进入正常测量状态。
5．测量时，如果平衡调节没有调零、参考试件的奥氏体含量大于被测试件的奥氏体含量、使用的灵敏系数不合适或仪器出现故障，则测量电流、奥氏体含量都有可能出现负值，屏幕显示溢出异常。这时应该仔细检查原因，采取相应措施予以解决。
6、测量时，周围环境3m以内不能存在强电磁干扰装置；工作电源与试件表面状况等应满足“二、性能指标与使用条件”中的要求。

八、程序安装说明
1、本程序的安装
运行附带光碟里的setup.exe，可将本测试仪程序安装到默认或指定路径的硬盘上。安装完成后，请将安装盘里“仪器辅助文件”的文件拷贝到安装目录：
AUSTMI_ADChannel.txt
AUSTMI_ETCBound.txt
AUSTMI_PCWithC.txt
AUSTMI_Mur.txt
AUSTMI_Rho.txt
上面5个文件是本程序首次运行时作为缺省得内容，供参考使用，在以后的程序使用中，会自动保存上述5个文件。
AMI-21型 User's Manual.chm
在有关仪器的相关信息发生改变时，我公司会及时更新，并将更新的信息添加到帮助文件中。因此，用户可将该文件夹下的帮助文件拷贝覆盖安装目录的帮助文件。
测试报告20110903.txt
该文件是打印测量报告时的参考格式。
本机相关电路元件的参数值.txt
该文件保存的是本仪器相关电路元件的参数值，是该仪器出厂时调整确定的，一般用户不要随便改动。
2、MicroDog驱动程序的安装
在已经完成了第1步后，再运行已经安装到用户计算机上的MicroDogInstdrv.exe程序，可对MicroDog的驱动程序进行安装，也可运行MicroDogInstdrv.exe将MicroDog的驱动程序予以卸载（如果需要）。
3、本奥氏体测试程序需要“.net framework 3.5”支持，如果用户计算机上没有安装“.net framework 3.5”框架类库集，在本测试仪程序安装过程中会询问用户是否安装“.net framework 3.5”，一般选择安装，但用户也可在退出本测试仪程序安装过程之后，另行安装“.net framework 3.5”。
4、完成上述过程后，可运行桌面上的AMI-21图标用以启动本测试程序。也可运行计算机“程序”菜单里的AMI-21.EXE启动本奥氏体测量仪程序。

谢谢您的使用！