CN102012398B - 汽车发动机钢号的复现系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车发动机钢号的复现系统，其包括有电涡流探头、电位移平台、差分电路、信号调理电路、数据采集器、痕迹成像模块、激励信号发生和调理电路；痕迹成像模块向激励信号发生和调理电路输出激励指令信号F45；激励信号发生和调理电路根据激励指令信号F45向电涡流探头发出激励信号u_in；电涡流探头结合电位移平台对被测试件进行表层缺陷扫描检测，获得被测试件上存在的缺陷信息u_out；该缺陷信息u_out经差分电路、信号调理电路和数据采集器后传输数字缺陷信息u₃给痕迹成像模块；痕迹成像模块对接收到的数字缺陷信息u₃进行表层痕迹原始信息复原处理，得到被测试件原有的真实图像信息。本发明的复现系统能够无损地检测到汽车发动机钢号因存在涂改、篡改的痕迹导致的变化的磁场，从而复现出原有的汽车发动机钢号。

Description

汽车发动机钢号的复现系统

技术领域

本发明涉及一种痕迹检测装置，更特别地说，是指一种适用于汽车发动机钢号的复现系统。

背景技术

导体材料表层存在理化特性不连续、缺陷、裂纹、划痕、刻痕、压痕等痕迹后，会使材料的电磁参数发生变化。一般情况下，这一变化非常微小，如何提取该微小信号、进行信号识别、电磁场反演、成像和图像识别，成为痕迹重现能否实现的一系列关键技术问题。目前，磁记忆、巴氏噪声、磁致伸缩、永磁激励的漏磁检测等方法在理论上可以用于铁磁性材料的痕迹检测，但是目前存在信号不明显，只能给出缺陷当量信息等问题，并且尚未发展到成像阶段。涡流检测成像技术是将涡流检测技术与成像和图像处理技术相结合，对被测试件的表层特征直接进行图像显示的一种方法，该技术在电磁检测理论上使得导体材料表层痕迹检测可行。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车发动机钢号的复现系统，该复现系统采用交变磁场激励被测试件，被测试件中产生涡流，涡流产生与励磁磁场反向的磁场，将测得的表面磁场(励磁磁场与涡流产生的磁场的叠加)检测信号构建成一维数组，然后将一维数组转换成二维数组，二维数组成像后进行图像增强处理，从而复现得到原有的汽车发动机钢号。在本发明设计的复现系统中首先利用电涡流探头检测获得被测试件的表面缺陷信息，将表面缺陷信息与电位移平台所提供的坐标信息相结合，使得进行痕迹成像处理中的一维数组、二维数组含有坐标信息。

本发明的一种汽车发动机钢号的复现系统，其包括有电位移平台、PC机、电涡流探头、差分电路、信号调理电路、数据采集器、痕迹成像模块、激励信号发生和调理电路；痕迹成像模块存储在PC机中；痕迹成像模块向激励信号发生和调理电路输出激励指令信号F45；激励信号发生和调理电路根据激励指令信号F45向电涡流探头发出激励信号u_in；电涡流探头结合电位移平台对被测试件进行表层缺陷扫描检测，获得被测试件上存在的缺陷信息u_out；该缺陷信息u_out经差分电路、信号调理电路和数据采集器后传输数字缺陷信息u₃给痕迹成像模块；痕迹成像模块对接收到的数字缺陷信息u₃进行表层痕迹原始信息复原处理，得到被测试件原有的真实图像信息。

所述的汽车发动机钢号的复现系统，其电涡流探头包括有圆筒、T形端盖、A霍尔传感器、B霍尔传感器和激励线圈；

圆筒的中间为空腔；

T形端盖包括有盖板和圆柱，盖板上设有通孔，圆柱用于绕制漆包圆铜线，漆包圆铜线经绕制在圆柱上后形成激励线圈；

圆筒的一端与T形端盖的盖板采用胶粘连接，T形端盖的圆柱置于圆筒的空腔内，圆柱上有激励线圈，圆柱的一端安装有B霍尔传感器，B霍尔传感器的另一端与A霍尔传感器对管连接；

激励线圈采用漆包圆铜线，漆包圆铜线的直径为0.05mm～1.00mm；

由于B霍尔传感器与A霍尔传感器采用对管连接方式，故A霍尔传感器与B霍尔传感器选取相同型号的霍尔传感器。

所述的汽车发动机钢号的复现系统，其痕迹成像模块包括有一维数组模块、二维数组模块、灰度图模块、图像增强处理模块和检测图像处理模块；痕迹成像模块对接收到的数字缺陷信息u₃进行表层痕迹原始信息复原处理的步骤为：

步骤一，初始化扫描区域x∈[x₀，x_end]，y∈[y₀，y_end]以及x方向和y方向的步长x_step和y_step，从而确定出扫描的行数和列数

其中符号

表示向下取整数，x₀表示x方向上的开始扫描点，x_end表示x方向上的结束扫描点，y₀表示y方向上的开始扫描点，y_end表示y方向上的结束扫描点；

步骤二，电位移平台每移动一下，数据采集器将会采集到一次信息，而PC机也会记录和存储下该信息，然后将采集的m×n个数据在一维数组模块中构建得到一维数组，所述一维数组的数学表达形式为{f₁，f₂，f₃，…，f_k，…，f_m×n}，f₁表示扫描得到的第一个信息，f₂表示扫描得到的第二个信息，f₃表示扫描得到的第三个信息，f_k表示扫描得到的第k个信息，f_m×n表示扫描得到的第m行和第n列的信息；

步骤三，为了得到灰度图像矩阵，需将一维数组转换为二维数组，使得二维数组中每个元素与电位移平台扫描的相位置对应；

在二维数组模块中对一维数组{f₁，f₂，f₃，…，f_k，…，f_m×n}进行二维数组排列，得到的二维数组矩阵为

f₁₁表示二维数组中的第1行和第1列的信息，同理可得f₁₂、f₂₁、f₂₂的物理意义；f_ij表示二维数组中的第i行和第j列的信息，为了能够普识的表达出二维数组中的各元素的物理意义，f_ij中的i也表示任意行，j也表示任意列；f_mn表示二维数组中的第m行和第n列的信息；

一维数组中的元素f_k转化为二维数组中的元素f_ij的位置由

得出；

步骤四，在灰度图模块中，所述二维数组矩阵

与LabView软件中图形显示控件中的强度图控件建立数据流连接，将所述二维数组矩阵

以强度图显示，而所述二维数组矩阵

中的各元素值对应强度图控件中的颜色表，即元素数值的大小代表颜色的灰度值大小，从而得到了分辨率为m×n的灰度图G(x，y)；

步骤五，在图像增强处理模块中，运用数字滤波技术对分辨率为m×n的灰度图G(x，y)进行图像处理，从而获得增强图像信息；

首先通过调用MatLab中的中值滤波函数medfilt2对增强后的灰度图G(x，y)进行平滑处理，消除随机噪声；然后，对平滑处理后的灰度图G(x，y)再通过调用MatLab中的filter2函数进行梯度锐化处理，增强对比度，以得到更加清晰的增强图像信息；

步骤六，在检测图像处理模块中，对增强图像信息采用B样条小波变换方法进行图像处理提取数字的边缘信息，从而显示出完整的检测扫描图像。

本发明复现系统的优点在于：

①采用涡流扫描成像检测方法可以无损地检测到导体材料的表面缺陷信息并成像，涡流检测成像装置可以直观地给出缺陷的图像信息，尤其是痕迹的边缘信息，利于评估裂纹、缺陷等的发展趋势。

②采用数字图像处理技术对扫描检测得到的图像进行增强处理，一是突出检测图像中的有用信息，包括痕迹的轮廓、边缘、大小、长度等，二是改善图像的视觉效果，获得更加直接、清晰、适于分析的图像。

③采用涡流检测方法和图像增强处理方法，能够检测到肉眼观察无法得到的痕迹信息，尤其适用于机动车发动机钢号的防伪检测。

④采用两个霍尔元件通过对管连接的方式进行磁场测量，该连接方式的电涡流探头的检测信号经差分处理后能够增大检测信号、减小误差。

⑤由于激励线圈绕制在杯形铁芯体上，增大了被测的导体材料中的励磁磁场，且可减少电磁干扰。

⑥为了实现小尺寸的结构器件，采用杯形铁芯体和激励线圈绕制在杯形铁芯体上的结构设计，使得电涡流探头的体积小尺寸得以实现；另外采用小尺寸的霍尔元件使得电涡流探头的感应区域很小，空间分辨率得以提高。

⑦当激励线圈接通交流电流后，将在导体材料表层产生涡流，由于表层内材质的理化特性的不连续、裂纹、缺陷、痕迹的存在，使得导体内的涡流分布发生变化，涡流产生的磁场将产生变化，通过采用霍尔元件测量被测的导体材料表面的磁场大小，即可读取表面缺陷信息。

附图说明

图1是本发明复现系统的结构框图。

图2是本发明痕迹成像模块的结构框图。

图3是本发明电涡流探头的外部结构图。

图3A是本发明电涡流探头的另一视角结构图。

图3B是本发明电涡流探头的分解图。

图3C是本发明T形端盖的结构图。

图3D是本发明电涡流探头的剖示图。

图4是本发明差分电路的原理图。

图4A是本发明信号调理电路的原理图。

图4B是本发明激励信号发生和调理电路的原理图。

图5是采集到的已篡改后的汽车发动机钢号图片。

图5A是扫描图5中“0”这个数字的图片。

图5B是扫描图5中“5”这个数字的图片。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

参见图1所示，本发明的一种汽车发动机钢号的复现系统，该复现系统包括有电涡流探头6、电位移平台7、差分电路1、信号调理电路2、数据采集器3、痕迹成像模块4、激励信号发生和调理电路5；痕迹成像模块4向激励信号发生和调理电路5输出激励指令信号F45；激励信号发生和调理电路5根据激励指令信号F45向电涡流探头6发出激励信号u_in；电涡流探头6结合电位移平台7对被测试件8进行表层缺陷扫描检测，从而获得被测试件8上存在的缺陷信息u_out；该缺陷信息u_out经差分电路1、信号调理电路2和数据采集器3后传输数字缺陷信息u₃给痕迹成像模块4；痕迹成像模块4对接收到的数字缺陷信息u₃进行表层痕迹原始信息复原处理，从而得到被测试件8原有的真实图像信息。痕迹成像模块4存储在PC机中。

下面将对构成本发明的复现系统中的各个模块进行详细的说明：

(一)电涡流探头6

参见图3、图3A、图3B、图3C、图3D所示，电涡流探头6与被测试件8之间的间距h_6-8为0.2mm～1mm；在本发明中，该电涡流探头由圆筒61、T形端盖62、A霍尔传感器63、B霍尔传感器64和激励线圈65组成。本发明设计的采用对管连接的电涡流探头能够用于对汽车发动机的导体材料表层的理化特性不连续、裂纹、缺陷等的检测。

T形端盖62包括有盖板623和圆柱622，盖板623上设有通孔621；该圆柱622用于绕制漆包圆铜线，漆包圆铜线经绕制在圆柱622上后形成激励线圈65；该通孔621用于激励线圈65、A霍尔传感器63和B霍尔传感器64上各自的连接线穿过。工作时，电涡流探头上的激励线圈65通过连接线与交流电源连接。

圆筒61的中间为空腔611，该空腔611用于放置T形端盖62的圆柱622、激励线圈65、A霍尔传感器63与B霍尔传感器64；圆筒61的一端与T形端盖62的盖板623采用胶粘连接。

T形端盖62安装在圆筒61的一端，且T形端盖62的圆柱622置于圆筒61的空腔611内，圆筒61的另一端可以与被测试件8接触(如图3D所示)或者非接触(如图1所示，间距h_6-8为0.2mm～1mm)；T形端盖62的圆柱622上绕制有激励线圈65；在T形端盖62的圆柱622的一端安装有B霍尔传感器64，B霍尔传感器64的下方是A霍尔传感器63，A霍尔传感器63与B霍尔传感器64为对管连接。

在本发明中，激励线圈65采用漆包圆铜线，漆包圆铜线的直径为0.05mm～1.00mm。

在本发明中，A霍尔传感器63与B霍尔传感器64选取相同型号的霍尔传感器，如A1321霍尔传感器、UN3503霍尔传感器、TLG 10696AN。

在本发明中，圆筒61和T形端盖62采用铁磁材料加工，如10号钢、DT4、1J22软磁材料、1J79软磁材料等。

参见图3C所示圆筒61与T形端盖62的尺寸为：H表示圆筒61的高，D表示圆筒61的内直径，h表示T形端盖62中圆柱622的高，d表示T形端盖62的圆柱622的直径，则有H-h≥2.5mm，

本发明设计的电涡流探头6在对汽车发动机上刻有钢号进行检测时，激励线圈65为漆包圆铜线，其绕制在T形端盖62的圆柱622上，线圈匝数越多，在相同加载电流下，其产生的激励场越大。本发明电涡流探头中的激励线圈接通交流电流后，将在被测试件8(汽车发动机)的导体材料表层产生涡流，由于表层内材质的理化特性的不连续、裂纹、缺陷、痕迹的存在，使得导体内的涡流分布发生变化，涡流产生的磁场将产生变化，通过采用霍尔元件测量被测的导体材料表面的磁场大小，即可读取汽车发动机钢号是否被删改的表面信息。

(二)电位移平台7

被测试件8安装在电位移平台7上；在本发明中，电位移平台用于提供被测试件8在扫描过程中的坐标信息(横坐标x、纵坐标y)。电位移平台选取北京安和光电仪器有限责任公司生产的AH-SC306位移台。

(三)差分电路1

参见图4所示，在本发明中，差分电路1采用运算放大器芯片实现，由电涡流探头6输出的两路缺陷信息的u_out-和u_out+分别经电阻R6、电阻R7后与运算放大器芯片lm358的2管脚、3管脚连接；3管脚经电阻R8后接模拟地；1管脚通过电阻R5与2管脚连接，且1管脚和5管脚相连；6管脚和7管脚相连，且7管脚作为差分信号u₁的输出端(7管脚与集成真有效值转换芯片AD637的13管脚连接)；运算放大器芯片lm358的4管脚接-12V电源，并在电源端接旁路去耦电路，该旁路去耦电路由电解电容C17和电容C18构成，电解电容C17和电容C18并联在4管脚与模拟地之间；运算放大器芯片lm358的8管脚接+12V电源，并在电源端接旁路去耦电路，该旁路去耦电路由电解电容C16和电容C15构成，电解电容C16和电容C15并联在8管脚与模拟地之间。

(四)信号调理电路2

信号调理电路2包括有稳压芯片7805、集成真有效值转换芯片AD637、运算放大器芯片lm358、运算放大器AD620；

差分信号u₁(运算放大器芯片lm358的7管脚)通过电容C1连接到AD637的13管脚；AD637的1管脚、3管脚和4管脚接模拟地；AD637的5管脚连接电阻R1后连接+12V电源；12管脚连接到+12V电源，11管脚连接到-12V电源；6管脚和9管脚相连，8管脚通过电容C3连接到9管脚，9管脚输出信号in-；

稳压芯片7805的Vin管脚连接到+12V电源，且Vin管脚经电容C6接模拟地；GND管脚接模拟地；Vout管脚经电容C7接模拟地；且Vout管脚通过电阻R2连接在滑动变阻器PZDY1的第一端上，滑动变阻器PZDY1的第二端接模拟地，滑动变阻器PZDY1的第三端与运算放大器AD620的3管脚连接，滑动变阻器PZDY1的第三端用于调节输出基准电压in+。

运算放大器AD620的1管脚与滑动变阻器FDXH 1的第一端连接，滑动变阻器FDXH 1的第二端与8管脚连接，且滑动变阻器FDXH1的第三端与第二端相连；

运算放大器AD620的4管脚接-12V电源，并在电源端接旁路去耦电路，该旁路去耦电路由电解电容C12和电容C14构成，电解电容C12和电容C14并联在4管脚与模拟地之间；

运算放大器AD620的5管脚接模拟地；运算放大器AD620的6管脚接+12V的电源，并在电源端接旁路去耦电路，该旁路去耦电路由电解电容C11和电容C13构成，电解电容C11和电容C13并联在6管脚与模拟地之间；运算放大器AD620的7管脚输出放大信号out，且放大信号out经电阻R3、电容C4连接到运算放大器芯片lm358的1管脚，放大信号out经电阻R3、电阻R4后与运算放大器芯片lm358的3管脚连接；

运算放大器芯片lm358的3管脚经电容C10接模拟地；运算放大器芯片lm358的4管脚接模拟地；运算放大器芯片lm358的8管脚接+12V的电源，并在电源端接旁路去耦电路，该旁路去耦电路由电解电容C5和电容C8构成，电解电容C5和电容C8并联在8管脚与模拟地之间；运算放大器芯片lm358的1管脚和2管脚相连，2管脚连接稳压二极管D1阳极，D1阴极与D2阴极相连，稳压二极管D2阳极接地，由2管脚连接输出差分放大调理信号u₂。

(五)数据采集器3

在本发明中，数据采集器3选取北京双诺测控技术有限公司生产的Mp421数据采集卡。数据采集器3插接在PC机的插槽中，且信号发生器芯片MAX038的19管脚通过一导线将激励信号u_in引入在数据采集器3上。

(六)痕迹成像模块4

参见图1、图2所示，痕迹成像模块4存储在PC机中，PC机是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。最低配置为CPU 2GHz，内存2GB，硬盘180GB；操作系统为windows2000/2003/XP。

在本发明中，痕迹成像模块4包括有一维数组模块41、二维数组模块42、灰度图模块43、图像增强处理模块44和检测图像处理模块45。

在本发明中，痕迹成像软件是将被测试件扫描区域内的磁场分布值B(x，y)与灰度图像矩阵G(x，y)的元素值相对应，以灰度值表示试件表面扫描区域内对应坐标点的磁场强弱，其中，坐标信息(x，y)由位移台确定，B(x，y)信息由电涡流探头检测经信号处理后得到。PC机对接收到的数字缺陷信息u₃进行如下处理，以给出检测扫描图像。

步骤一，初始化扫描区域x∈[x₀，x_end]，y∈[y₀，y_end]以及x方向和y方向的步长x_step和y_step，从而确定出扫描的行数

和列数其中符号

表示向下取整数，x₀表示x方向上的开始扫描点，x_end表示x方向上的结束扫描点，y₀表示y方向上的开始扫描点，y_end表示y方向上的结束扫描点。

步骤二，电位移平台7每移动一下，数据采集器3将会采集到一次信息，而PC机也会记录和存储下该信息，然后将采集的m×n个数据在一维数组模块41中构建得到一维数组，所述一维数组的数学表达形式为{f₁，f₂，f₃，…，f_k，…，f_m×n}，f₁表示扫描得到的第一个信息，f₂表示扫描得到的第二个信息，f₃表示扫描得到的第三个信息，f_k表示扫描得到的第k个信息，f_m×n表示扫描得到的第m行和第n列的信息。

步骤三，为了得到灰度图像矩阵，需将一维数组转换为二维数组，使得二维数组中每个元素与电位移平台扫描的相位置对应；

在本发明中，在二维数组模块42中对一维数组{f₁，f₂，f₃，…，f_k，…，f_m×n}进行二维数组排列，得到的二维数组矩阵为

f₁₁表示二维数组中的第1行和第1列的信息，同理可得f₁₂、f₂₁、f₂₂的物理意义；f_ij表示二维数组中的第i行和第j列的信息，为了能够普识的表达出二维数组中的各元素的物理意义，f_ij中的i也表示任意行，j也表示任意列；f_mn表示二维数组中的第m行和第n列的信息。在本发明中，一维数组中的元素f_k转化为二维数组中的元素f_ij的位置由

得出。

步骤四，在灰度图模块43中，所述二维数组矩阵

与LabView软件中图形显示控件中的强度图控件建立数据流连接，将所述二维数组矩阵

以强度图显示，而所述二维数组矩阵

中的各元素值对应强度图控件中的颜色表，即元素数值的大小代表颜色的灰度值大小，从而得到了分辨率为m×n的灰度图G(x，y)。

步骤五，在图像增强处理模块44中，运用数字滤波技术对分辨率为m×n的灰度图G(x，y)进行图像处理，从而获得增强图像信息；

首先通过调用MatLab中的中值滤波函数medfilt2对增强后的灰度图G(x，y)进行平滑处理，消除随机噪声；然后，对平滑处理后的灰度图G(x，y)再通过调用MatLab中的filter2函数进行梯度锐化处理，增强对比度，以得到更加清晰的增强图像信息；

步骤六，在检测图像处理模块45中，对增强图像信息采用B样条小波变换方法进行图像处理提取数字的边缘信息，从而显示出完整的检测扫描图像。

(七)激励信号发生和调理电路5

参见图4B所示，PC串口5管脚接地，3管脚连接电平转换芯片MAX232的13管脚，2管脚连接MAX232的14管脚；

MAX232的16管脚接+5V电源，且16管脚以电容C1与2管脚连接，16管脚经电容C2后接模拟地；1管脚经电容C4与3管脚连接；5管脚经电容C7与4管脚连接；15管脚接模拟地；6管脚经电容C9后接模拟地；7管脚和11管脚连接到单片机89S51的10管脚RXD和11管脚TXD；

单片机89S51的40管脚接+5V电源，且40管脚经电容C3接模拟地；单片机89S51的31管脚接+5V电源；单片机89S51的20管脚接模拟地；18管脚和19管脚接晶振电路，该晶振电路由电容C12、电容C14和晶振Y1构成，18管脚连接在晶振Y1的2端上，且经电容C12接地；19管脚连接在晶振Y1的1端上，且经电容C14接地；9管脚接复位电路，该复位电路由按键S1、电阻R5、电阻R6、电解电容C13构成，9管脚经按键S1、电阻R5接+5V电源，并经电阻R6接模拟地，也经电解电容C13接+5V电源；13管脚、12管脚和15管脚分别与D/A转换芯片TLC5615的1管脚DIN、2管脚SCLK和3管脚连接。

D/A转换芯片TLC5615的8管脚接+5V电源，并经电容C10接地，且8管脚与滑动变阻器R3的第一端连接；6管脚与滑动变阻器R3的第三端连接；滑动变阻器R3的第二端接地；5管脚接地；7管脚经电阻R2与信号发生器芯片MAX038的10管脚连接。

信号发生器芯片MAX038的20管脚接-5V电源，且20管脚经电容C5接模拟地；信号发生器芯片MAX038的17管脚接+5V电源，且17管脚经电容C6接模拟地；信号发生器芯片MAX038的管脚2、3、6、7、11、9、18、15、12和13接模拟地；4管脚经电容C8接模拟地；8管脚经电阻R4接模拟地；1管脚经电容C11接模拟地；5管脚经电容CF1接模拟地；信号发生器芯片MAX038的19管脚输出激励信号u_in，该激励信号u_in输出到数据采集器3上，即数据采集器3的信号接收端与信号发生器芯片MAX038的19管脚连接。

应用本发明的复现系统进行汽车发动机钢号原有信息的再现的检测步骤为：

第一步，涡流传感器固定于汽车发动机刻有钢号的导体材料上方，汽车发动机安装在电位移台上；

第二步，PC机与电位移台位置控制的下位机通信，确定电位移台的位置，PC机根据电位移台的位置设定位移台的扫描路径；

第三步，PC机给定所要求的激励信号的频率和电压，下位机根据PC机指令控制激励信号发生电路和调理电路，以产生指定频率和幅值的正弦交流激励电压；

第四步，将正弦交流电压接入到涡流传感器的激励线圈，激励线圈产生交变磁场，该交变磁场在被测试的导体材料件中产生涡流，由于痕迹的存在，汽车发动机表层的导体材料中的涡流将发生变化，从而使得涡流产生的磁场发生变化；

第五步，磁场由涡流传感器的霍尔传感器测得；

第六步，由霍尔元件测得的信号经过差分电路、检测信号调理电路、数据采集单元进行处理；

第七步，处理后的信号进入PC机中的痕迹成像模块进行汽车发动机钢号复原处理，对检测结果进行直接显示。

实施例：采用本发明提供的复现系统对某型汽车的发动机钢号进行复现处理，图5是发动机上现有的钢号，从肉眼的观察上看不出有什么差异，但经本发明的复现系统进行扫描后，发现数字“0”和“5”出现异常，结果显示数字“0”由数字“9”重新打磨后施压而成，数字“5”由数字“4”重新打磨后施压而成，如图5A、图5B所示。

Claims (6)

1.一种汽车发动机钢号的复现系统，该复现系统包括有电位移平台(7)、PC机，其特征在于：还包括有电涡流探头(6)、差分电路(1)、信号调理电路(2)、数据采集器(3)、痕迹成像模块(4)、激励信号发生和调理电路(5)；痕迹成像模块(4)存储在PC机中；

痕迹成像模块(4)向激励信号发生和调理电路(5)输出激励指令信号F45；

激励信号发生和调理电路(5)根据激励指令信号F45向电涡流探头(6)发出激励信号u_in；

电涡流探头(6)结合电位移平台(7)对刻有钢号的发动机(8)进行表层缺陷扫描检测，获得刻有钢号的发动机(8)上存在的缺陷信息u_out-和u_out+；该缺陷信息u_out-和u_out+经差分电路(1)、信号调理电路(2)和数据采集器(3)后传输数字缺陷信息u₃给痕迹成像模块(4)；痕迹成像模块(4)对接收到的数字缺陷信息u₃进行表层痕迹原始信息复原处理，得到刻有钢号的发动机(8)原有的真实图像信息；

痕迹成像模块(4)包括有一维数组模块(41)、二维数组模块(42)、灰度图模块(43)、图像增强处理模块(44)和检测图像处理模块(45)；痕迹成像模块(4)对接收到的数字缺陷信息u₃进行表层痕迹原始信息复原处理的步骤为：

步骤一，初始化扫描区域x∈[x₀，x_end]，y∈[y₀，y_end]以及x方向和y方向的步长x_step和y_step，从而确定出扫描的行数 

和列数 

其中符号 

表示向下取整数，x₀表示x方向上的开始扫描点，x_end表示x方向上的结束扫描点，y₀表示y方向上的开始扫描点，y_end表示y方向上的结束扫描点；

步骤二，电位移平台(7)每移动一下，数据采集器(3)将会采集到一次信息，而PC机也会记录和存储下该信息，然后将采集的m×n个数据在一维数组模块(41)中构建得到一维数组，所述一维数组的数学表达形式为{f₁，f₂，f₃，…，f_k，…，f_m×n}，f₁表示扫描得到的第一个信息，f₂表示扫描得到的第二个信息，f₃表示扫描得到的第三个信息，f_k表示扫描得到的第k个信息，f_m×n表示扫描得到的第m行和第n列的信息；

步骤三，为了得到灰度图像矩阵，需将一维数组转换为二维数组，使得二维数组中每个元素与电位移平台扫描的相位置对应； 

在二维数组模块(42)中对一维数组{f₁，f₂，f₃，…，f_k，…，f_m×n}进行二维数组排列，得到的二维数组矩阵为

f₁₁表示二维数组中的第1行和第1列的信息，同理可得f₁₂、f₂₁、f₂₂的物理意义；f_ij表示二维数组中的第i行和第j列的信息，为了能够普适的表达出二维数组中的各元素的物理意义，f_ij中的i也表示任意行，j也表示任意列；f_mn表示二维数组中的第m行和第n列的信息；

一维数组中的元素f_k转化为二维数组中的元素f_ij的位置由 

得出；

步骤四，在灰度图模块(43)中，所述二维数组矩阵

与LabView软件中图形显示控件中的强度图控件建立数据流连接，将所述二维数组矩阵以强度图显示，而所述二维数组矩阵 

中的各元素值对应强度图控件中的颜色表，即元素数值的大小代表颜色的灰度值大小，从而得到了分辨率为m×n的灰度图G(x，y)；

步骤五，在图像增强处理模块(44)中，运用数字滤波技术对分辨率为m×n的 灰度图G(x，y)进行图像处理，从而获得增强图像信息；

首先通过调用MatLab中的中值滤波函数medfilt2对增强后的灰度图G(x，y)进行平滑处理，消除随机噪声；然后，对平滑处理后的灰度图G(x，y)再通过调用MatLab中的filter2函数进行梯度锐化处理，增强对比度，以得到更加清晰的增强图像信息；

步骤六，在检测图像处理模块(45)中，对增强图像信息采用B样条小波变换方法进行图像处理提取数字的边缘信息，从而显示出完整的检测扫描图像；

所述的电涡流探头(6)包括有圆筒(61)、T形端盖(62)、A霍尔传感器(63)、B霍尔传感器(64)和激励线圈(65)；

圆筒(61)的中间为空腔(611)；

T形端盖(62)包括有盖板(623)和圆柱(622)，盖板(623)上设有通孔(621)，圆柱(622)用于绕制漆包圆铜线，漆包圆铜线经绕制在圆柱(622)上后形成激励线圈(65)；

圆筒(61)的一端与T形端盖(62)的盖板(623)采用胶粘连接，T形端盖(62)的圆柱(622)置于圆筒(61)的空腔(611)内，圆柱(622)上有激励线圈(65)，圆柱(622)的一端安装有B霍尔传感器(64)，B霍尔传感器(64)的另一端与A霍尔传感器(63)对管连接；

激励线圈(65)采用漆包圆铜线，漆包圆铜线的直径为0.05mm～1.00mm；

由于B霍尔传感器(64)与A霍尔传感器(63)采用对管连接方式，故A霍尔传感器(63)与B霍尔传感器(64)选取相同型号的霍尔传感器。

2.根据权利要求1所述的汽车发动机钢号的复现系统，其特征在于：圆筒(61)与T形端盖(62)的尺寸为：H-h≥2.5mm， 

H表示圆筒(61)的高度，D表示圆筒(61)的内直径，h表示T形端盖(62)中圆柱(622)的高度，d表示T形端盖(62)的圆柱(622)的直径。

3.根据权利要求1所述的汽车发动机钢号的复现系统，其特征在于：B霍尔传感器(64)与A霍尔传感器(63)选用如A1321霍尔传感器、UN3503霍尔传感器或者TLG10696AN。

4.根据权利要求1所述的汽车发动机钢号的复现系统，其特征在于：圆筒(61)和T形端盖(62)采用铁磁材料加工。

5.根据权利要求1所述的汽车发动机钢号的复现系统，其特征在于：圆筒(61)和 T形端盖(62)采用如10号钢、DT4、1J22软磁材料或者1J79软磁材料。

6.根据权利要求1所述的汽车发动机钢号的复现系统，其特征在于：圆筒(61)的高为4.5mm，内径为3mm，外径4mm；T形端盖(62)的外径4mm，圆柱的直径1.5mm，圆柱的高2mm；A霍尔传感器(63)与B霍尔传感器(64)对管连接后的叠加厚度为2.5mm；激励线圈(65)为漆包圆铜线绕制150匝形成。 

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