[發明專利]一種用于光激勵熱像無損檢測的多模態激勵系統

有效

• 申請號: 201710580939.3
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107246916B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 高斌;朱玉玉;趙健
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01N21/88;G05B19/042
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發明公開了一種用于光激勵熱像無損檢測的多模態激勵系統，包括調制頻率控制器、觸摸式液晶屏、FPGA和多級驅動；調制頻率控制器產生激勵系統的最優調制頻率，并輸入到FPGA，FPGA根據最優調制頻率和激勵系統當前的工作模式產生相應的半橋SPWM控制信號和全橋PWM控制信號，多級驅動再通過半橋SPWM控制信號和全橋PWM控制信號對直流電壓進行調理，使系統輸出設定的鎖相驅動功率或脈沖驅動功率。

技術領域

本發明屬于無損檢測技術領域，更為具體地講，涉及一種用于光激勵熱像無損檢測的多模態激勵系統。

背景技術

光激勵紅外熱成像(OpticalThermography FT)檢測技術利用物體因結構或材料不同而導致的熱輻射特性不同，采用主動加熱方法對試件進行加熱以激發顯示表面及暗藏于表面之下的各種缺陷和損傷，使用熱像儀連續記錄并在顯示屏上以灰度差或者偽彩圖的形式反映試件各點的溫度變化，再通過熱波理論和計算機圖像處理技術分析所采集的熱圖像序列得到缺陷的形狀、深度、性質等相關信息，從而實現檢測的目的。此技術安全無污染，可實現大面積、無接觸的快速檢測，更值得一提的是其對碳纖維增強復合材料(CFRP)的檢效果遠優于其他檢測辦法，如渦流法、感應熱像法。

光激勵熱像法原理圖如圖1所示，由于其是基于熱圖的檢測辦法，檢測時熱量從熱源開始擴散，缺陷的存在會擾亂熱量的擴散行徑使熱模式異常，據此異常便可提取缺陷信息，故熱源對系統的檢測效果是至關重要的。若熱源不理想，其自身就可給熱模式帶來異常，從而影響檢測效果，故對熱源的調理是十分有意義的，目前較為有效的熱源調理辦法為脈沖調理，脈沖熱成像是通過階躍或脈沖狀熱源對試件進行加熱，該種加熱辦法有以下缺點：缺陷顯現效果差、后期處理復雜，檢測深度較淺等。故開發了本發明所述用于光激勵熱像法的多模態激勵系統,用于鎖相熱成像和脈沖熱成像，鎖相熱成像是指使用周期性調制熱源,通過周期調制激勵給待測試件進行周期性加熱。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種用于光激勵熱像無損檢測的多模態激勵系統，利用SPWM技術對直流電壓進行調理，使系統輸出設定的鎖相驅動功率或脈沖驅動功率。

為實現上述發明目的，本發明一種用于光激勵熱像無損檢測的多模態激勵系統，其特征在于，包括：

一調制頻率控制器，用于產生激勵系統的最優調制頻率，并輸入到FPGA；

一觸摸式液晶屏，用于設置激勵系統工作模式：鎖相工作模式或脈沖工作模式；

一FPGA，根據最優調制頻率和激勵系統當前的工作模式產生相應的半橋SPWM控制信號和全橋PWM控制信號；

一多級驅動，包括半橋驅動電路和全橋驅動電路；

所述的半橋驅動電路包括兩個場效應管Q1、Q2，以及兩個濾波電容Cf、Cin1和一個濾波電感Lf；

外接的直流電源將直流高壓功率輸入到半橋驅動電路，通過濾波電容Cin1對其濾波，當場效應管Q1接收到半橋SPWM控制信號，場效應管Q2接收到與Q1互補的半橋SPWM控制信號后，通過收到的信號控制Q1、Q2的開斷，并對加載到半橋驅動電路上的直流高壓功率進行調制，使半橋驅動電路輸出高壓的SPWM電壓信號，SPWM電壓信號再分別經過濾波電感Lf和濾波電容Cf濾波后，得到正弦電壓，并作為半橋驅動電路的輸出輸入到全橋驅動電路；

所述的全橋驅動電路包括四個場效應管Q3、Q4、Q5、Q6和一個濾波電容Cin2；

正弦電源輸入到全橋驅動電路后，通過濾波電容Cin2對其濾波，當場效應管Q3、Q6接收到全橋PWM控制信號，場效應管Q4、Q5接收到與Q3、Q6互補的全橋PWM控制信號后，利用接收到的信號控制Q3、Q6的同步開斷，Q4、Q5的同步開斷，使正弦電壓在Q3、Q6和Q4、Q5的交替控制下輸出高幅度的正弦調制波信號，并作為全橋驅動電路的輸出信號，該信號用于激勵驅動系統燈。