[實用新型]一種基于FPGA的頻率可調的正交ACFM檢測裝置

有效

• 申請號: 201520303025.9
• 申請日: 2015-05-12
• 公開（公告）號: CN204613152U
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發明（設計）人: 任萬磊;曹丙花;范孟豹;謝偉;侯鵬磊;王琪;楊盼盼;楊盼盼;盛恒
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N27/82
• 分類號: G01N27/82
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種基于FPGA的頻率可調的正交ACFM檢測裝置，屬于無損檢測技術領域。

背景技術

目前，在海洋石油工程領域，海洋平臺和海底管道等設備長期在惡劣的海洋環境中服役，較易出現腐蝕、疲勞、斷裂等結構失效，而且有相當數量的平臺已經進入老齡服役期，對其進行檢測已是當務之急。

交流電磁場檢測(Alternating?Current?Field?Measurement，簡稱ACFM)技術是一種新興的電磁無損檢測技術，也是近年來無損檢測技術?(Non-destructive?Testing?NDT)領域內的主要進展之一。

交流電磁場檢測缺陷檢測機理為：當缺陷的存在，待測工件表面的感應電流會從缺陷的兩邊繞過，在與電流流向垂直方向的缺陷最大邊緣產生匯聚，磁通密度沿感應電流方向X的分量Bx和工件法線方向Z的分量Bz在出現峰值，而在缺陷中心處幾乎沒有電流流過，該點的Bz分量呈現最小值，分析Bz峰值間距和Bx峰谷值差就可以定量缺陷在該方向上的長度和深度。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種基于FPGA的頻率可調的正交ACFM檢測裝置。

本實用新型所采用的技術方案為：一種基于FPGA的頻率可調的正交ACFM檢測裝置，FPGA控制器(21)經D/A轉換電路(1)、電壓放大電路(2)、幅值調理電路(3)、功率放大電路(4)與雙U型正交激勵探頭(9)的一組線圈相連，FPGA控制器(21)經D/A轉換電路(5)、電壓放大電路(6)、幅值調理電路(7)、功率放大電路(8)與雙U型正交激勵線圈(9)的另一組線圈相連，兩組線圈在被檢測試件（10）中產生交流電磁場，FPGA控制器(21)通過幅值調理電路(3)與幅值調理電路(7)分別調節兩路信號的幅值，正交檢測探頭（20）采集被檢測試件（10）中的磁場信號，正交檢測探頭(20)的一組線圈的輸出信號經一級電壓放大電路(14)、低通濾波電路(13)、二級程控增益可調電路(12)、A/D轉換電路(11)由FPGA控制器(21)采集，正交檢測探頭(20)的另一組線圈的輸出信號經一級電壓放大電路(19)、低通濾波電路(18)、二級程控增益可調電路(17)、A/D轉換電路(16)由FPGA控制器(21)采集，FPGA控制器(21)經D/A轉換電路(15)、分別與二級程控增益可調電路(12)、二級程控增益可調電路(17)相連，控制其增益大小。

?優選是，FPGA控制器(21)控制兩路D/A轉換芯片得到頻率可調相位正交的激勵信號，兩組激勵信號經過電壓放大電路、幅值調理電路、功率放大電路后驅動雙U型正交激勵探頭(9)，雙U型正交激勵探頭(9)會在試件表面產生均勻感應磁場。

優選是，所述雙U型正交激勵激探頭(9)由U型錳鋅鐵氧體磁芯上垂直放置的兩組線圈構成，正交激勵信號分別驅動兩個正交線圈，在試件表面產生一均勻感應電流，均勻感應電流產生均勻感應磁場，雙U型正交激勵激探頭能夠有效彌補感應電流方向對裂紋方向檢測限制，該結構的探頭對任意方向裂紋均有較高的檢測靈敏度。

優選是，正交檢測探頭(20)由纏繞在骨架上垂直放置的兩個線圈組成，兩個正交檢測線圈分別檢測兩個不同的信號：磁場強度z方向的分量Bz和磁場強度x方向的分量Bx。

優選是，通過AD5551與AD603芯片可以實現二級程控增益可調，設置不同增益，以利于缺陷的定量分析，AD5551第1引腳連接AD603第1引腳，AD5551芯片的第4引腳、第5引腳、第6引腳連接到FPGA控制器上，通過FPGA控制器控制AD5551輸出電壓值。

優選是，幅值調理電路(3)和幅值調理電路(7)采用數字電位器X9313實現，X9313第1引腳、第2引腳、第7引腳分別與FPGA控制器第126、127、128引腳相連，X9313的第4引腳接地，X9313的第8引腳接正5V?電源。

有益效果

與現有技術相比，本實用新型的優點在于，無需使用移相器，激勵信號頻率可調且始終正交，且本裝置可以克服感應電流方向對裂紋方向檢測限制。

附圖說明

圖1是一種基于FPGA的頻率可調的正交ACFM檢測裝置的結構示意圖；

圖2是D/A轉換電路原理圖；

圖3是幅值調理電路原理圖；

圖4是二級程控增益可調電路原理圖；

圖5是二級程控增益可調電路原理圖；

圖6是雙U型正交激勵探頭結構圖；