[發明專利]一種超聲探傷裝置及方法

在審

• 申請號: 201810818339.0
• 申請日: 2018-07-24
• 公開（公告）號: CN108982665A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 肖曉暉;曹力科;李杰超;高霄
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G05B19/418
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

1.一種超聲探傷裝置，其特征在于，包括：進行探傷的下位機和進行控制和顯示的上位機；上位機通過可選通信接口與下位機進行數據和命令的傳輸，所述上位機包括

節點控制模塊：用于顯示所有下位機的ID編號，操作人員通過此面板對下位機進行進一步操作控制；

采樣參數設置模塊：根據探傷對象以及環境設置不同的采樣速率，采樣長度等參數，以匹配下位機采集和傳輸數據的能力；

數據顯示/記錄模塊：根據下位機傳輸過來的數據進行分析和處理并顯示及數據保存；操作人員可以直觀得到所探傷物體的缺陷情況；

所述下位機包括

主控芯片：用于整個裝置的控制，包括控制超聲激發模塊、控制信號調理放大模塊、信號采集模塊、信號緩存模塊和通信模塊；

供電模塊：用于整個裝置的供電，為整個裝置提供能量；

高壓激勵模塊：用于產生200-700V的電壓；

超聲探頭：用于和所需檢測的材料表面接觸，并產生超聲；

超聲激發控制模塊：用于控制高壓模塊的通斷，通過控制該模塊產生高壓脈沖作用于超聲探頭；

超聲信號調理放大模塊：用于探傷信號的調理和放大，信號通過該模塊后方能達到采集要求，被信號采集模塊采集；

信號采集模塊：用于采集超聲及回波信號；

信號緩存模塊：用于將告訴采集的信號暫存于緩存模塊中，待一次采集完成后傳輸到主控芯片；

通信模塊：用于下位機和電腦、手機或者嵌入式設備進行數據和指令的傳輸；

主控芯片、超聲激發控制模塊、高壓激勵模塊、超聲探頭依次連接；超聲探頭、超聲信號調理放大模塊、信號采集模塊、信號緩存模塊、主控芯片依次相連；主控芯片與信號采集模塊、通信模塊分別相連。

2.根據權利要求1所述的一種超聲探傷裝置，其特征在于：所述通信模塊包括：藍牙通信、WiFi通信、串口通信和CAN通信中的一種或多種。

3.根據權利要求1所述的一種超聲探傷裝置，其特征在于：所述上位機是帶所述通信接口中一種或多種的手機、Windows或Linux系統電腦、嵌入式主機。

4.根據權利要求1所述的一種超聲探傷裝置，其特征在于：所述超聲信號調理放大模塊包括信號前處理、一級放大、二級放大和后處理部分，其中，根據權利要求10所述的一種超聲探傷裝置，其特征在于：信號前處理核心為帶寬超過30MHz的超低噪聲運算放大器、信號一級放大芯片為增益可調放大器；信號二級放大芯片為增益可調放大器；信號后處理芯片為帶寬超過30MHz的超低噪聲運算放大器；前處理、一級放大、二級放大都包含信號放大和高通濾波部分，后處理包含信號放大和帶通濾波兩部分。

5.一種超聲探傷方法，其特征在于，包括：

步驟1，將超聲探傷探頭與檢測材料緊密貼合，供電模塊開啟，主控芯片控制裝置完成初始化；

步驟2，主控模塊控制超聲激發控制模塊導通，高壓激勵模塊的瞬時負高壓脈沖作用于超聲探頭，隨機探頭激發出超聲波；

步驟3，超聲波在檢測材料中傳播，當遇到借有缺陷時會發生反射，反射回波重新回到超聲探頭產生微小電壓，微小電壓被送入信號前處理模塊；

步驟4，信號經過信號前處理模塊進行濾波和小幅度放大后進入信號一級放大模塊、信號二級放大模塊進一步放大，然后經過信號后處理模塊進一步濾波和電壓轉換；

步驟5，信號采集模塊將信號后處理模塊出來的信號采集，并送入信號緩存模塊；

步驟6，一次采集完成后，將全部緩存在信號緩存模塊中的數據送入主控芯片；

步驟7，主控芯片將數據通過通信模塊將數據發送到上位機，進行分析、處理和顯示；

重復步驟2至步驟8，可以完成一次采集分析和處理，得到檢測材料是否有缺陷及其位置差：

其中，v是超聲波在材料中的傳輸速度，Δt是回波時間與發波時間只差；S即缺陷與探頭之間的距離位置差；若經過處理后無回波，則表示所檢測材料沒有缺陷。