[發(fā)明專利]一種基于電磁層析成像技術(shù)的拉索缺陷檢測(cè)方法及裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310474148.8
• 申請(qǐng)日: 2023-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN116500124A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭珍瑞;蘇西西;殷紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/82
• 分類號(hào): G01N27/82
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于電磁層析成像技術(shù)的拉索缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，包括被檢拉索(3)、環(huán)形線圈傳感器模塊(4)、通道切換和信號(hào)處理模塊(5)、激勵(lì)信號(hào)發(fā)生模塊(6)、檢測(cè)信號(hào)采集模塊(7)、以及數(shù)據(jù)處理和圖像重建模塊(8)。

所述通道切換和信號(hào)處理模塊(5)的輸入端分別與環(huán)形線圈傳感器模塊(4)的輸出端、激勵(lì)信號(hào)發(fā)生模塊(6)的輸出端、數(shù)據(jù)處理和圖像重建模塊(8)的輸出端連接，所述通道切換和信號(hào)處理模塊(5)的輸出端分別和環(huán)形線圈傳感器模塊(4)的輸入端和檢測(cè)信號(hào)采集模塊(7)輸入端連接，所述激勵(lì)信號(hào)發(fā)生模塊(6)的輸入端和數(shù)據(jù)處理和圖像重建模塊(8)的輸出端連接，所述檢測(cè)信號(hào)采集模塊(7)的輸出端和數(shù)據(jù)處理和圖像重建模塊(8)的輸入端連接；

所述環(huán)形線圈傳感器模塊(4)由線圈傳感器骨架(1)和線圈傳感器支架(2)組成，用于激勵(lì)和檢測(cè)電流和電壓信號(hào)；

所述激勵(lì)信號(hào)發(fā)生模塊(6)，用于產(chǎn)生幾十至幾百kHz的正弦電流激勵(lì)信號(hào)；

所述通道切換和信號(hào)處理模塊(5)，用于控制所述環(huán)形線圈傳感器模塊(4)中線圈在激勵(lì)模式和檢測(cè)模式下的切換，并對(duì)所述激勵(lì)信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大處理；

所述檢測(cè)信號(hào)采集模塊(7)，用于對(duì)所述檢測(cè)線圈的感應(yīng)電壓進(jìn)行濾波處理并采集；

所述數(shù)據(jù)處理和圖像重建模塊(8)，用于對(duì)檢測(cè)信號(hào)采集模塊(7)采集到的感應(yīng)電壓進(jìn)行處理，利用圖像重建算法對(duì)拉索缺陷進(jìn)行成像。

2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的基于電磁層析成像技術(shù)的拉索缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，所述環(huán)形線圈傳感器模塊(4)套在被測(cè)拉索(3)上，并且環(huán)形線圈傳感器模塊(4)軸線垂直于被測(cè)拉索(3)表面。

3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的基于電磁層析成像技術(shù)的拉索缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，所述環(huán)形線圈傳感器模塊(4)包括線圈傳感器骨架(1)和線圈傳感器支架(2)，所述線圈傳感器由固定圈數(shù)的銅線纏繞在所述線圈傳感器骨架(1)上制作而成，所述線圈傳感器骨架(1)嵌入在線圈傳感器支架(2)中。

4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的基于電磁層析成像技術(shù)的拉索缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，所述激勵(lì)信號(hào)發(fā)生模塊(6)包括DDS信號(hào)發(fā)生器。

5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的基于電磁層析成像技術(shù)的拉索缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，所述通道切換和信號(hào)處理模塊(5)包括繼電器、運(yùn)算放大器和增益放大器。

6.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的基于電磁層析成像技術(shù)的拉索缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，所述檢測(cè)信號(hào)采集模塊(7)包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

7.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的基于電磁層析成像技術(shù)的拉索缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理和圖像重建模塊(8)包括上位機(jī)。

8.利用權(quán)利要求1所述的基于電磁層析成像技術(shù)的拉索缺陷檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，其特征在于，具體檢測(cè)步驟如下：

1)由數(shù)據(jù)處理和圖像重建模塊(8)控制激勵(lì)發(fā)生模塊產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，然后將激勵(lì)信號(hào)給到通道切換和信號(hào)處理模塊(5)進(jìn)行放大處理并選通環(huán)形線圈傳感器模塊(4)中的一個(gè)線圈作為激勵(lì)線圈；

2)環(huán)形線圈傳感器模塊(4)中的剩余線圈作為激勵(lì)線圈依次選通進(jìn)行電壓信號(hào)檢測(cè)，將檢測(cè)信號(hào)給到通道切換和信號(hào)處理模塊(5)進(jìn)行放大處理并由檢測(cè)信號(hào)采集模塊(7)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集；

3)重復(fù)上述步驟，直到所有的線圈均被用作激勵(lì)線圈，采集到所有投影方向的檢測(cè)電壓信號(hào)為止，對(duì)于8個(gè)線圈傳感器，每一輪采集8×7＝56組檢測(cè)電壓；

4)數(shù)據(jù)處理和圖像重建模塊(8)根據(jù)檢測(cè)得到的各個(gè)方向的投影數(shù)據(jù)和靈敏度矩陣，采用Tikhonov正則化圖像算法重建出拉索的缺陷圖像，直觀顯示拉索缺陷的類型、大小和位置等信息。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述的圖像重建算法包括：

1)利用有限元方法求解電磁層析成像正問題，得到求解逆問題所需的先驗(yàn)信息，即靈敏度矩陣，并對(duì)靈敏度矩陣和測(cè)量電壓信號(hào)幅值進(jìn)行歸一化處理，得到U＝Sg歸一化線性方程，其中，U是歸一化測(cè)量電壓值向量，S是歸一化靈敏度矩陣，g是歸一化磁導(dǎo)率分布向量，代表圖像灰度值；

2)利用二次函數(shù)作為正則化項(xiàng)，其目標(biāo)泛函如下：

式中：γ為正則化參數(shù)，所求變量即可表示為：

g＝argmin(||Sg-U+γ||g||²)

對(duì)f(g)求導(dǎo)得：

令所求倒數(shù)為零，即可得到:g＝(S^TS+γI)^-1S^TU。