[實用新型]一種智能數字渦流探傷儀

有效

• 申請號: 201120095872.2
• 申請日: 2011-03-31
• 公開（公告）號: CN202002911U
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 高金渡;李達興
• 申請（專利權）人: 廈門安銳捷電子科技有限公司
• 主分類號: G01N27/90
• 分類號: G01N27/90
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 連耀忠

技術領域

本實用新型涉及一種渦流檢測裝置，特別是涉及一種基于FPGA芯片的全自動化智能數字渦流探傷儀。

背景技術

渦流檢測就是采用電磁感應原理，用正弦波電流激勵探頭線圈，當探頭接近金屬表面時，線圈周圍的交變磁場在金屬表面產生感應電流。對于平板金屬，感應電流的流向是以線圈同心的圓形，形似漩渦，稱為渦流。同時渦流也產生相同頻率的磁場，其方向與線圈方向相反。渦流通道的損耗電阻，以及渦流產生的反磁通，又反射到探頭線圈，改變了線圈的電流大小及相位，即改變了線圈的阻抗。因此，探頭在金屬表面移動，遇到缺陷或材質、尺寸等變化時，使得渦流磁場對線圈的反作用不同，引起線圈阻抗變化，通過渦流檢測儀器測量出這種變化量就能鑒別金屬表面有無缺陷或其他物理性質變化。渦流檢測技術屬于無損檢測技術，適用于金屬表面和亞表面的全方位的檢測，無需打磨，無需化學試劑，無需清除表面防腐層和污銹。可同時進行裂紋、暗縫、氣孔、夾雜、材質分選，滲碳深度和熱處理狀態評價，以及硬度測量等。已被廣泛地應用于各個工業領域，特別是制造業、冶金、航天航空、石油化工、鐵路和地鐵、軍工武器等領域更是如此。

現有渦流檢測儀器一般分二種形式：一種是模擬式渦流檢測儀，另一種是數字式渦流檢測儀。模擬式渦流檢測儀一般采用單頻或雙頻檢測，檢測靈敏度高、操作比較簡單，重現性好；但是工作頻率比較單一，檢測材料范圍很窄，體積相對很大，不適合便攜式檢測，抗干擾能力也不強。數字式渦流檢測儀一般采用連續可調的頻率，檢測材料范圍很寬，體積小、輕便，抗干擾能力強；但是由于放大電路和高低通濾波電路要兼顧不同頻率的檢測，為了提高儀器的信噪比，電路靈敏度不能太高，所以對材料上細小的缺陷很難檢測出來。傳統的渦流檢測儀器在檢測領域想要擴展和延伸就需要在電路方面進行改進。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術之不足，提供一種智能數字渦流探傷儀，是一種基于FPGA芯片和ARM芯片的智能數字渦流探傷儀，具有抗干擾能力強，檢測頻率寬(50Hz到10MHz連續可調)，操作方便，高精度、高靈敏度、高信噪比的特點，適用于不同形式的檢測需求，實用方便，功能多樣。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種智能數字渦流探傷儀，包括：

一基于FPGA的信號發生模塊，用來產生渦流無損檢測用的激勵信號；

一基于FPGA的信號處理模塊，用來對信號發生模塊產生的信號進行放大處理輸出并加載至檢測對象，以及用來對從檢測對象所拾取的信號進行信號分離、濾波、消除干擾和分析處理；

一信號采集模塊，包括以探頭為載體的傳感器，用來采集檢測對象反饋回來的信號；

一基于ARM的數據通信接口單元；

一主控制模塊，用來產生控制信號；

主控制模塊、信號發生模塊、信號處理模塊、信號采集模塊分別與數據通信接口單元相連接；主控制模塊向信號發生模塊和信號處理模塊輸出控制信號以分別調整信號發生模塊的激勵信號的參數和信號處理模塊的處理參數；信號發生模塊產生激勵信號并進行數模轉換，信號處理模塊對激勵信號進行放大處理后加載至檢測對象；信號采集模塊拾取檢測對象的反饋信號；信號處理模塊對信號采集模塊拾取的信號進行信號分離、濾波、消除干擾和分析處理；主控制模塊對檢測結果進行顯示和報警處理。

所述的信號發生模塊包括DDS信號發生控制器、DDS信號發生器、無源低通濾波器、數控信號幅度增益單元和單位增益差分放大器；DDS信號發生控制器的輸出接至DDS信號發生器的輸入，DDS信號發生控制器控制DDS信號發生器產生正弦信號；DDS信號發生器的輸出接至單位增益差分放大器的輸入，單位增益差分放大器用于將DDS信號發生器產生的兩路單極性差分正弦信號轉換成一路雙極性正弦信號；單位增益差分放大器的輸出接至無源低通濾波器的輸入；無源低通濾波器的輸出接至數控信號幅度增益單元的輸入；DDS信號發生控制器的輸出接至數控信號幅度增益單元。

所述的信號處理模塊包括前置信號處理單元、模數轉換單元和X-R正交分解器；前置信號處理單元對傳感器信號進行信號分離、濾波、消除干擾及數控幅度調節；前置信號處理單元的輸出接模數轉換單元的輸入，模數轉換單元對前置信號處理單元的輸出信號進行模數轉換處理；模數轉換單元的輸出接X-R正交分解器的輸入，X-R正交分解器對模數轉換單元的輸出信號進行處理，分別提取出阻抗和電阻兩個分量并完成調理后輸出。

所述的X-R正交分解器包括四象限模擬乘法器、低通濾波器和增益放大器，四象限模擬乘法器的輸出接低通濾波器的輸入，低通濾波器的輸出接增益放大器的輸入。