[發明專利]一種基于稀疏表示的無線渦流檢測系統及方法

在審

• 申請號: 202010174641.4
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111223285A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 葉波;陳宸;張依仃;曾輝耀;羅思琦;孔瓊英
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;G06K9/00;G06K9/46;G01N27/90
• 代理公司: 昆明人從眾知識產權代理有限公司 53204
• 代理人: 沈艷尼

本發明涉及一種基于稀疏表示的無線渦流檢測系統及方法，屬于電磁無損檢測領域。本發明利用檢測節點對待測試件進行渦流檢測，獲得原始渦流檢測信號；然后，利用離散余弦基對原始渦流檢測信號進行分解；進一步，采用隨機二進制觀測矩陣對分解后的信號進行非線性自適應投影，得到投影系數，即渦流檢測信號稀疏表示系數；將獲得的渦流檢測信號稀疏表示系數通過無線傳輸模塊送至上位機，在上位機中利用壓縮采樣匹配追蹤算法重構渦流檢測信號，對重構后的渦流檢測信號進一步分析得出待測試件的缺陷和損傷情況。本發明有效降低數據傳輸過程中無線傳輸模塊的硬件負擔，大大提高了無線渦流檢測系統的檢測效率。

技術領域

本發明涉及一種基于稀疏表示的無線渦流檢測系統及方法，屬于電磁無損檢測領域。

背景技術

陣列渦流檢測技術屬于電磁無損檢測技術，是無損檢測技術發展的一個重要分支。陣列渦流檢測技術通過采用合理的傳感器結構設計可實現對被測對象快速、高效檢測，與單探頭渦流檢測技術相比，陣列渦流檢測技術通過單次掃查就能達到單探頭多次掃查的效果，可以實現對受檢工件表面大范圍快速檢測，且對被檢工件表面、近表面的檢測靈敏度與單探頭渦流檢測技術相同。

在工業現場開展陣列渦流檢測時，利用無線通信技術可以節省大量現場連接線纜的使用，降低檢測成本，提升檢測效率。在開展陣列渦流檢測，并利用無線通信系統傳輸檢測信號的過程中，為了獲得不失真的渦流檢測信號，渦流檢測系統必須對多個傳感器的檢測信號以奈奎斯特采樣定理規定的頻率進行采樣，這將使得采樣得到的渦流檢測信號數據量巨大，增加了渦流檢測系統中硬件電路的工作負荷，不利于通過無線通信模塊對渦流檢測信號進行傳輸，降低了渦流檢測的實時性。

因此，非常有必要設計一種新的無線渦流檢測系統，能夠在較低的采樣頻率下依然可以保證渦流檢測信號的重構精度，減少需要存儲和傳輸的渦流檢測信號數據量，降低渦流檢測系統硬件電路的工作負荷，尤其是降低無線通信模塊的工作負荷，提高渦流無損檢測的實時性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于稀疏表示的無線渦流檢測系統及方法，以用于克服采用無線陣列渦流檢測技術對被檢工件進行渦流無損檢測時，為了獲得不失真的渦流檢測信號，必須以奈奎斯特采樣定理規定的頻率采集數據，采樣得到的渦流檢測信號數據量大，導致硬件電路工作負荷高、無線通信模塊傳輸負擔重、渦流檢測系統實時性差的問題。

本發明的技術方案是：一種基于稀疏表示的無線渦流檢測系統，由檢測節點、信號預處理模塊、無線傳輸模塊、上位機組成。

所述的檢測節點包括信號發生器和渦流陣列傳感器，其中，信號發生器為基于DDS專用芯片AD9850的信號發生電路,可以產生正弦波和方波作為激勵信號；AD9850芯片有32位相位累加器，ROM為14位，最高參考時鐘為125MHz，輸出頻率分辨率可達0.0291Hz，允許產生最高輸出頻率62.5MHz，芯片內部提供5bits數字控制相位調制；渦流陣列傳感器由位于同一平面上的A、B兩組陣列傳感器組成，每組陣列傳感器由三個完全相同的陣列單元組成(根據實際檢測需要，可以增加或減少陣列單元的數量)；A組陣列傳感器為激勵傳感器，包括A₁、A₂、A₃三個陣列單元，B組陣列傳感器為檢測傳感器，包括B₁、B₂、B₃三個陣列單元，陣列單元由圓形外殼和環形線圈組成；激勵傳感器的陣列單元按三角形排列，檢測傳感器的陣列單元按倒三角形排列。

所述的信號預處理模塊由信號采集卡、信號調理電路、相敏檢波電路和ARM處理器組成。

所述的信號采集卡為凌華信號采集卡DAQ2010，該信號采集卡支持32位PCI總線，采樣頻率可達2MHZ。

所述的信號調理電路由雙運算發大器芯片C358C構成，可濾除電路中的直流分量和高頻噪聲。