[發(fā)明專利]一種實(shí)時(shí)高精度ACFM裂紋狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410227673.0
• 申請(qǐng)日: 2014-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104007171A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李偉;陳國(guó)明;屈萌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): G01N27/82
• 分類號(hào): G01N27/82
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種實(shí)時(shí)高精度ACFM裂紋狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：該ACFM裂紋狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：

用于在待監(jiān)測(cè)鋼結(jié)構(gòu)表面感應(yīng)出勻速旋轉(zhuǎn)、均強(qiáng)電磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)信號(hào)激勵(lì)源(11)；

用于控制監(jiān)測(cè)探頭運(yùn)動(dòng)及其監(jiān)測(cè)方式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)鋼結(jié)構(gòu)表面的ACFM監(jiān)測(cè)移動(dòng)平臺(tái)(19)；

用于驅(qū)動(dòng)ACFM監(jiān)測(cè)移動(dòng)平臺(tái)的平臺(tái)驅(qū)動(dòng)電源模塊(20)；

用于獲取監(jiān)測(cè)探頭的實(shí)時(shí)位移信號(hào)，并對(duì)所獲取的位移信號(hào)進(jìn)行輸出的位移傳感器(13)；

用于在待監(jiān)測(cè)鋼結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行掃描和固定監(jiān)測(cè)，獲取待監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的表面缺陷引起的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)畸變信號(hào)，并對(duì)所獲取的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)畸變信號(hào)進(jìn)行輸出的監(jiān)測(cè)探頭(12)；

與所述監(jiān)測(cè)探頭(12)相連接，用于接收所述監(jiān)測(cè)探頭(12)輸出的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)畸變信號(hào)，對(duì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)畸變信號(hào)進(jìn)行放大及濾波預(yù)處理，并對(duì)預(yù)處理后的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)畸變信號(hào)進(jìn)行輸出的信號(hào)調(diào)理模塊(14)；

與所述信號(hào)調(diào)理模塊(14)相連接，用于接收所述信號(hào)調(diào)理模塊(14)預(yù)處理后的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)畸變信號(hào)，對(duì)處理后的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)畸變信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)矢量運(yùn)算，并對(duì)操作后所得的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)畸變信號(hào)幅度與對(duì)應(yīng)的相位模擬量進(jìn)行輸出的鎖相放大模塊(15)；

與所述位移傳感器(13)、鎖相放大模塊(15)相連接，用于接收所述位移傳感器(13)輸出的位移信號(hào)、所述鎖相放大模塊(15)輸出的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)畸變信號(hào)，對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換、采集、存儲(chǔ)，用于接收監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)控制模塊(175)輸出信號(hào)，并將該信號(hào)傳遞給電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置(202)的PLC下位機(jī)(16)；

與所述PLC下位機(jī)(16)相連接，用于接收所述PLC下位機(jī)(16)輸出的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)畸變及位移信號(hào)，對(duì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)畸變及位移數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采集，并根據(jù)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)控制模塊(175)給PLC下位機(jī)(16)指令的系統(tǒng)控制子系統(tǒng)(17)；

與所述系統(tǒng)控制子系統(tǒng)(17)相連接，用于接收所述系統(tǒng)控制子系統(tǒng)(17)采集的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)畸變及位移數(shù)字信號(hào)，對(duì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)畸變及位移數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，并對(duì)待監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)表面的裂紋狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督、智能分析、識(shí)別及缺陷預(yù)警的缺陷智能識(shí)別子系統(tǒng)(18)。

2.如權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)高精度ACFM裂紋狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)信號(hào)激勵(lì)源(11)采用兩組相互垂直的第一激勵(lì)線圈(114)及第二激勵(lì)線圈(115)繞制在正交的雙U型磁芯上方，通過(guò)信號(hào)發(fā)生器(111)、功率放大電路(112)、移相電路(113)分別給第一激勵(lì)線圈(114)及第二激勵(lì)線圈(115)通入幅值、頻率相同，相位相差90度的正弦交流信號(hào)；所述平臺(tái)驅(qū)動(dòng)電源模塊(20)包括，S-250-24開(kāi)關(guān)電源(201)、用于接收PLC下位機(jī)(16)傳遞的監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)控制模塊(175)輸出信號(hào)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置(202)、經(jīng)過(guò)電機(jī)啟動(dòng)裝置(203)、電流短路熔斷保護(hù)裝置(204)和將電流、轉(zhuǎn)速信號(hào)輸出給監(jiān)測(cè)移動(dòng)平臺(tái)(19)的第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)(1)和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)。

3.如權(quán)利要求2所述的實(shí)時(shí)高精度ACFM裂紋狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述雙U型磁芯采用雙U型錳鋅鐵氧體磁芯；所述信號(hào)發(fā)生器(111)的正弦交流信號(hào)采用精密函數(shù)發(fā)生器ICL8038產(chǎn)生；所述移相電路(113)采用RC移相電路，通過(guò)改變電阻值，得到與輸入信號(hào)大小、頻率相同，但相位相差90度的正弦交流信號(hào)。

4.如權(quán)利要求2所述的實(shí)時(shí)高精度ACFM裂紋狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置(202)采用DCM8055/8028，接收PLC下位機(jī)(16)輸出的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)參數(shù)信號(hào)；所述電機(jī)啟動(dòng)裝置(203)采用Lc1D09...C單個(gè)接觸器、電流短路熔斷保護(hù)裝置(204)采用RT28N-32x低壓熔斷器，接收所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置(202)輸出的電流，啟動(dòng)電機(jī)、對(duì)電路短路進(jìn)行保護(hù)。

5.如權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)高精度ACFM裂紋狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述位移傳感器(13)采用NS-WY06，其結(jié)構(gòu)為兩個(gè)拉線式位移傳感器分別固定在兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)的正下方；所述第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)(1)和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)分別布置在相互垂直且在平行水平面上的螺桿(3)上，隨螺桿(3)的旋轉(zhuǎn)在平面內(nèi)各自運(yùn)動(dòng)，實(shí)時(shí)獲取監(jiān)測(cè)探頭(12)的位置信息；所述監(jiān)測(cè)探頭(12)包括掃描監(jiān)測(cè)探頭和固定監(jiān)測(cè)探頭，均采用2維陣列結(jié)構(gòu)，其中掃描監(jiān)測(cè)探頭采用nx1維模式，固定監(jiān)測(cè)探頭采用nxm維模式，n、m是每一個(gè)單獨(dú)的檢測(cè)探頭，為大于等于1的整數(shù)，每一個(gè)檢測(cè)探頭包含一對(duì)正交的磁場(chǎng)水平和垂直分量的檢測(cè)線圈。