[實(shí)用新型]一種基于FPGA控制的數(shù)據(jù)采集裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201521100071.5
• 申請日: 2015-12-24
• 公開（公告）號: CN205281179U
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武新軍;丁秀莉;趙昆明
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及無損檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于FPGA控制的數(shù)據(jù)采集裝置。

背景技術(shù)

鋼管、鋼板、纜索等鐵磁性構(gòu)件廣泛應(yīng)用于石油、化工、橋梁等領(lǐng)域，它們在使用過程中可能產(chǎn)生腐蝕、裂紋、壁厚減薄等失效形式，從而導(dǎo)致安全隱患的存在，危及工業(yè)生產(chǎn)安全及人民財(cái)產(chǎn)利益，為此，對以上鐵磁性構(gòu)件進(jìn)行定期檢測。漏磁和電磁超聲兩種無損檢測方法均具有非接觸、對鐵磁性構(gòu)件表面狀況要求較低的優(yōu)點(diǎn)，常被用于檢測鐵磁性構(gòu)件。

然而，兩種方法也存在不足，漏磁檢測難以區(qū)分內(nèi)外傷，難以檢測均勻壁厚減薄；電磁超聲的檢測靈敏度則通常低于漏磁檢測，兩種檢測方法有效地復(fù)合在一起，則可以做到優(yōu)勢互補(bǔ)，克服單一方法的局限性。例如：漏磁檢測和高頻電磁超聲復(fù)合時(shí)，利用漏磁方法完成缺陷檢測，并利用電磁超聲完成測厚，可在保證缺陷檢測靈敏度的同時(shí)檢測壁厚損失；漏磁檢測和低頻電磁超聲導(dǎo)波復(fù)合時(shí)，可利用低頻電磁超聲導(dǎo)波高效地檢測整個(gè)金屬截面，完成粗檢過程，然后利用漏磁方法有針對性地檢測有缺陷區(qū)域，獲得更精確的缺陷信息，由此可以在保證檢測精度的同時(shí)提高檢測效率。由此可見，漏磁與電磁超聲復(fù)合檢測可以提高檢測效率，擴(kuò)大檢測范圍，更精確更全面地檢測鐵磁性構(gòu)件，具有廣泛的應(yīng)用前景。

公開號CN102661995B的專利文獻(xiàn)公開了一種電磁超聲與漏磁復(fù)合的檢測方法，主要針對檢測探頭的復(fù)合，具體涉及電磁超聲線圈、漏磁檢測元件與磁芯、永磁體的空間位置關(guān)系。尚艷偉等人[尚艷偉.鍋爐水冷壁管漏磁與電磁超聲復(fù)合檢測系統(tǒng)研制[D].湖北：華中科技大學(xué),2012]研制了檢測傳感器和相應(yīng)的上位機(jī)軟件，但系統(tǒng)采用的是電磁超聲和漏磁兩套獨(dú)立的硬件方案，沒有做到真正意義上的復(fù)合檢測。

因此，如何控制復(fù)合采集電磁超聲與漏磁檢測信號并上傳到上位機(jī)中，需要后續(xù)的深入研究。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種基于FPGA控制的數(shù)據(jù)采集裝置，其目的在于，通過FPGA芯片控制將漏磁檢測和電磁超聲檢測結(jié)合在一起，綜合了兩種檢測的優(yōu)點(diǎn)，PFGA芯片通過USB接口連接上位機(jī)，使得裝置的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小。

按照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種基于FPGA控制的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，其用于進(jìn)行鋼管的無損檢測，其包括上位機(jī)、USB接口、FPGA芯片、D/A模塊、電流放大模塊、電磁超聲信號調(diào)理模塊、高速A/D模塊、漏磁信號調(diào)理模塊、低速A/D模塊、電磁超聲激勵(lì)探頭、電磁超聲接收探頭以及漏磁探頭，其中，

所述FPGA芯片包括電磁超聲信號緩存模塊、漏磁信號緩存模塊以及脈沖發(fā)生模塊，

所述上位機(jī)通過所述USB接口與所述FPGA芯片進(jìn)行電連接，以下傳命令和上傳數(shù)據(jù)，

所述D/A模塊的輸入端與所述脈沖發(fā)生模塊的輸出端相連，以將脈沖數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號輸出，

所述電流放大模塊的輸入端與所述D/A模塊的輸出端相連，以將所述D/A模塊轉(zhuǎn)換得到的模擬信號由伏級放大至千伏級，再加載到所述電磁超聲激勵(lì)探頭上，在待檢測對象中產(chǎn)生電磁超聲波，

所述電磁超聲信號調(diào)理模塊的輸入端與所述電磁超聲接收探頭的輸出端相連，以對所述電磁超聲接收探頭上產(chǎn)生的攜帶有待檢測對象缺陷信息的感應(yīng)電壓進(jìn)行調(diào)理，

所述高速A/D模塊的輸入端與所述電磁超聲信號調(diào)理模塊的輸出端相連，以將所述電磁超聲信號調(diào)理模塊調(diào)理后的感應(yīng)電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，

所述電磁超聲信號緩存模塊的輸入端與所述高速A/D模塊的輸出端相連，以暫時(shí)存儲所述高速A/D模塊轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號，

所述漏磁信號調(diào)理模塊的輸入端與所述漏磁探頭的輸出端相連，以對所述漏磁探頭的輸出電壓進(jìn)行調(diào)理，

所述低速A/D模塊的輸入端與所述漏磁信號調(diào)理模塊的輸出端相連，以將所述漏磁信號調(diào)理模塊調(diào)理后的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，

所述漏磁信號緩存模塊的輸入端與所述低速A/D模塊的輸出端相連，以暫時(shí)存儲所述低速A/D模塊轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號。

進(jìn)一步的，所述高速A/D模塊的AD模擬輸入范圍為-5V～+5V，能接受雙極性信號輸入。

進(jìn)一步的，所述低速A/D模塊的AD模擬輸入范圍為0V～+5V，能接受單極性信號輸入。

本實(shí)用新型的還提供了一種基于FPGA控制的數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，包括以下步驟：