CN102735751B - 一种基于无线网络的多功能集成非破坏检测传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线网络的多功能集成非破坏检测传感器，包括微处理器、信号发生模块、A/D转换模块、内置无线网络适配模块、显示屏、报警输出控制模块、内置充电电池、内置充电器、电源开关、电源指示灯、无线网络信号指示灯、报警信号指示灯、报警扬声器、10种方法检测探头、各个检测探头的开关、各个检测探头的信号指示灯、外壳。根据检测需要开启传感器上的相应检测探头，传感器通过无线方式与检测仪器或检测终端建立连接，传输检测信号，传感器具有高度的灵活性和更为广泛的检测应用范围。传感器将多种检测方法集于一体，以最少的硬件，达到最全面的检测效果，进一步的，在不久的将来，可应用于基于云计算技术和检测集成技术的非破坏云检测工作。

Description

一种基于无线网络的多功能集成非破坏检测传感器

技术领域

本发明涉及一种非破坏检测传感器，尤其是一种基于无线网络技术与集成技术的集多种检测功能与一体（例如涡流探头、涡流磁记忆组合探头、磁记忆探头、视频探头、涡流-超声探头、超声探头、阵列涡流探头、超声相控阵探头、温度探头、湿度探头等）的便携式的集成非破坏检测传感器。

背景技术

针对日益复杂的检测对象，层出不穷的新型材料、构件的涌现，仅靠单一的检测技术已很难全面、准确地判定缺陷程度或做出寿命评估。为了提高检测性能，也常采用多种方法交叉复合检测，如超声与涡流、涡流与视频，又如涡流磁记忆等组合。多种非破坏检测方法的信息融合技术（集成技术）在应用中取得了很好的效果，已得到业界的广泛公认。利用各种检测方法之间的互补性，融合多种检测方法，对被检材料采用多种检测手段，可以提高检测结果的置信度、节省检测时间、降低检测成本，实现对被检工件的全面综合检测。

随着数字电子技术的发展，如FPGA、ARM和DSP等集成电子器件大量应用，使得研制和开发全新的非破坏检测集成技术产品成为可能。虽然不同检测方法的检测原理不同，信号提取与处理的方法也不同，但作为电子仪器来说，各种检测仪器又都具有一些共性，比如在信号发生、数据采集、信号放大、信号显示以及数据存储和记录等硬件电路方面以及部分处理软件是相似甚至相同的。因此可以把这些共同部分组成开放式的数字信息处理平台，再加上各自独立的信号产生、接收与处理的部分，即可实现非破坏检测技术的集成。目前，基于集成检测技术的多功能集成检测仪器已经开发成功，并逐步投入到实际检测应用工作中，得到了良好的检测效果。

非破坏检测传感器用于采集被检工件缺陷信号，将信号传输给非破坏检测仪器进行处理分析，它是非破坏检测系统中必不可少的重要组成部分。目前，大多数非破坏检测传感器只有单一的检测功能，在对某一特定被检件实施多方法检测，以期达到完整评价该被检件质量时，需要携带多种非破坏检测传感器，拆装接线与检测实施较为复杂。近几年，出现少数集成非破坏检测传感器，集成了2到3中检测方法，但多为简单集成组装，集成化程度不高，且体积较大，只能用于较大工件的非破坏检测工作，携带不便，而且必须通过线缆连接非破坏检测仪器，仪器激励非破坏检测传感器后才能进行检测工作，限制了非破坏检测传感器的检测应用范围与灵活性。

发明内容

将多种非破坏检测探头高度集成在一个传感器中，同时集成信号激励源与供电装置，更为重要的是集成添加无线网络模块，使得传感器可以通过无线方式与检测仪器或检测终端建立连接，传输检测信号，传感器具有了高度灵活性和更为广泛的检测应用范围，可对工件实施高效、全面、综合的非破坏检测与评价工作。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于无线网络的多功能集成非破坏检测传感器，包括微处理器、信号发生模块、A/D转换模块、内置无线网络适配模块、显示屏、报警输出控制模块、内置充电电池、内置充电器、涡流探头、涡流磁记忆组合探头、磁记忆探头、视频探头、涡流-超声探头、超声探头、阵列涡流探头、超声相控阵探头、温度探头、湿度探头、涡流探头开关、涡流磁记忆组合探头开关、磁记忆探头开关、视频探头开关、涡流-超声探头开关、超声探头开关、阵列涡流探头开关、超声相控阵探头开关、电源开关、涡流信号指示灯、涡流磁记忆组合信号指示灯、磁记忆信号指示灯、视频信号指示灯、涡流-超声信号指示灯、超声信号指示灯、阵列涡流信号指示灯、超声相控阵信号指示灯、电源指示灯、无线网络信号指示灯、报警信号指示灯、报警信号扬声器、外壳。传感器可由内置充电电池供电，也可通过外部电源适配器由外接交流电源供电，内置充电器通过外部电源适配器连接外部电源后为充电电池充电。信号发生模块用于激励检测探头，检测探头采集的缺陷信号经A/D转换模块转换为数字信号，通过内置无线网络适配模块无线传输至非破坏检测仪器。所述的涡流探头、涡流磁记忆组合探头、磁记忆探头、视频探头、涡流-超声探头、超声探头、阵列涡流探头、超声相控阵探头、温度探头、湿度探头分布在传感器的多个检测面上。所述的涡流探头、涡流磁记忆组合探头、磁记忆探头、视频探头、涡流-超声探头、超声探头、阵列涡流探头、超声相控阵探头、温度探头、湿度探头共用同一个微处理器、A/D转换模块、内置无线网络适配模块、显示屏、报警输出控制模块，需要激励源的检测探头（涡流探头、涡流磁记忆组合探头、涡流-超声探头、超声探头、阵列涡流探头、超声相控阵探头）共用一个信号发生模块，无需激励的检测探头（磁记忆探头、视频探头、温度探头、湿度探头）不连接信号发生模块。所述涡流磁记忆组合探头，是指涡流探头与磁记忆探头组合分布在传感器的同一扫查面，组成一个工作探头，同时拾取被检铁磁性工件同一位置处的缺陷与应力集中信息。所述涡流-超声探头可在被检金属工件中激发和接收涡流与超声波信号，可同时检测工件表面、近表面与内部缺陷，所述涡流-超声探头中嵌入永久磁铁，用以产生稳恒磁场，所述涡流-超声探头的工作方式为，在稳恒磁场中用高频电磁激励金属工件，金属工件表面与近表面产生涡流，涡流与外加稳恒磁场相互作用，金属工件中的带电质点在磁场中流动时受到垂直于磁场方向和质点运动方向的洛仑兹力的作用而发生位移，使涡流进入的工件表面与近表面体积元发生振动，从而激发出与涡流频率相同的超声波，产生的涡流用于检测工件表面与近表面缺陷，产生的超声波传播至工件内部，用于检测工件内部缺陷，涡流超声组合探头与工件之间无需耦合剂，可实现非接触检测。所述的涡流探头、涡流磁记忆组合探头、磁记忆探头、涡流-超声探头、超声探头，可以是单通道检测探头，也可以是多通道检测探头。所述显示屏用于显示传感器工作状态信息、无线网络连接信息、非破坏检测仪器反馈的缺陷信息、环境温度信息、环境湿度信息。所述的内置无线网络适配模块可以同时传输多种检测信号。所述外壳的形状，可以根据被检工件形状要求设计制作，以适应相应检测工作。

检测中根据检测要求，按下相应选择开关，激活相应检测探头。以涡流检测为例，在检测金属工件表面缺陷时，需要使用涡流检测方法，此时首先打开非破坏检测仪器，按下传感器电源开关，传感器将通过内置无线网络适配模块在无线局域网中自动搜索检测仪器，并与其建立连接，连接成功后传感器上的无线网络信号指示灯将点亮；而后按下涡流探头开关，涡流信号指示灯变亮，涡流检测探头激活处于待机状态；将传感器上的涡流探头面置于工件表面上，即可开始正常涡流检测。涡流探头拾取的工件缺陷信号通过内置无线网络适配模块传输至非破坏检测仪器进行处理、显示、报警，缺陷信息与报警信号通过无线网络反馈至传感器，通过传感器中的显示屏显示缺陷信息，通过传感器中的报警输出控制模块、报警信号指示灯、报警信号扬声器输出报警信号。

本发明的有益效果是，一种基于网无线网络的多功能集成非破坏检测传感器，传感器通过无线网络与检测仪器或检测终端建立连接，传输检测信号，传感器具有高度的灵活性和更为广泛的检测应用范围。传感器将多种检测方法集于一体，以最少的硬件，达到最全面的检测效果，进一步的，在不久的将来，可应用于基于云计算技术和检测集成技术的非破坏云检测工作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1 实施例 — 一种基于无线网络的多功能集成非破坏检测传感器的结构原理示意图。

图2 实施例 — 一种基于无线网络的多功能集成非破坏检测传感器的俯视示意图。

图3 实施例 — 一种基于无线网络的多功能集成非破坏检测传感器的三维结构示意图。

图4 实施例 — 一种基于无线网络的多功能集成非破坏检测传感器工作示意图。

图中， 1 微处理器、2 信号发生模块、3 A/D转换模块、4 内置无线网络适配模块、5 显示屏、6 报警输出控制模块、7 内置充电电池、8 内置充电器、10 涡流探头、11 涡流磁记忆组合探头、12 磁记忆探头、13 视频探头、14 涡流-超声探头、15 超声探头、16 阵列涡流探头、17 超声相控阵探头、18 温度探头、19 湿度探头、70 涡流探头开关、71 涡流磁记忆组合探头开关、72 磁记忆探头开关、73 视频探头开关、74 涡流-超声探头开关、75 超声探头开关、76 阵列涡流探头开关、77 超声相控阵探头开关、78 电源开关、80 涡流信号指示灯、81 涡流磁记忆组合信号指示灯、82 磁记忆信号指示灯、83 视频信号指示灯、84 涡流-超声信号指示灯、85 超声信号指示灯、86 阵列涡流信号指示灯、87 超声相控阵信号指示灯、88 电源指示灯、89 无线网络信号指示灯、90 报警信号指示灯、91 报警信号扬声器。

具体实施方式

实施例，参见图1至图3所示，本专利的一种基于无线网络的多功能集成非破坏检测传感器，其特征是：包括微处理器（1）、信号发生模块（2）、A/D转换模块（3）、内置无线网络适配模块（4）、显示屏（5）、报警输出控制模块（6）、内置充电电池（7）、内置充电器（8）、涡流探头（10）、涡流磁记忆组合探头（11）、磁记忆探头（12）、视频探头（13）、涡流-超声探头（14）、超声探头（15）、阵列涡流探头（16）、超声相控阵探头（17）、温度探头（18）、湿度探头（19）、涡流探头开关（70）、涡流磁记忆组合探头开关（71）、磁记忆探头开关（72）、视频探头开关（73）、涡流-超声探头开关（74）、超声探头开关（75）、阵列涡流探头开关（76）、超声相控阵探头开关（77）、电源开关（78）、涡流信号指示灯（80）、涡流磁记忆组合信号指示灯（81）、磁记忆信号指示灯（82）、视频信号指示灯（83）、涡流-超声信号指示灯（84）、超声信号指示灯（85）、阵列涡流信号指示灯（86）、超声相控阵信号指示灯（87）、电源指示灯（88）、无线网络信号指示灯（89）、报警信号指示灯（90）、报警信号扬声器（91）、外壳。传感器可由内置充电电池（7）供电，也可通过外部电源适配器由外接交流电源供电，内置充电器（8）通过外部电源适配器连接外部电源后为充电电池（7）充电。信号发生模块（2）用于激励检测探头，检测探头采集的缺陷信号经A/D转换模块转换（3）为数字信号，通过内置无线网络适配模块（4）无线传输至非破坏检测仪器。所述的涡流探头（10）、涡流磁记忆组合探头（11）、磁记忆探头（12）、视频探头（13）、涡流-超声探头（14）、超声探头（15）、阵列涡流探头（16）、超声相控阵探头（17）、温度探头（18）、湿度探头（19）分布在传感器的多个检测面上。所述的涡流探头（10）、涡流磁记忆组合探头（11）、磁记忆探头（12）、视频探头（13）、涡流-超声探头（14）、超声探头（15）、阵列涡流探头（16）、超声相控阵探头（17）、温度探头（18）、湿度探头（19）共用同一个微处理器（1）、A/D转换模块（3）、内置无线网络适配模块（4）、显示屏（5）、报警输出控制模块（6），需要激励源的检测探头（涡流探头（10）、涡流磁记忆组合探头（11）、涡流-超声探头（14）、超声探头（15）、阵列涡流探头（16）、超声相控阵探头（17））共用一个信号发生模块（3），无需激励的检测探头（磁记忆探头（12）、视频探头（13）、温度探头（18）、湿度探头（19））不连接信号发生模块（3）。所述涡流磁记忆组合探头（11），是指涡流探头（10）与磁记忆探头（12）组合分布在传感器的同一扫查面，组成一个工作探头，同时拾取被检铁磁性工件同一位置处的缺陷与应力集中信息。所述涡流-超声探头（14）可在被检金属工件中激发和接收涡流与超声波信号，可同时检测工件表面、近表面与内部缺陷，所述涡流-超声探头中（14）嵌入永久磁铁，用以产生稳恒磁场，所述涡流-超声探头（14）的工作方式为，在稳恒磁场中用高频电磁激励金属工件，金属工件表面与近表面产生涡流，涡流与外加稳恒磁场相互作用，金属工件中的带电质点在磁场中流动时受到垂直于磁场方向和质点运动方向的洛仑兹力的作用而发生位移，使涡流进入的工件表面与近表面体积元发生振动，从而激发出与涡流频率相同的超声波，产生的涡流用于检测工件表面与近表面缺陷，产生的超声波传播至工件内部，用于检测工件内部缺陷，涡流超声组合探头与工件之间无需耦合剂，可实现非接触检测。所述的涡流探头（10）、涡流磁记忆组合探头（11）、磁记忆探头（12）、涡流-超声探头（13）、超声探头（14），可以是单通道检测探头，也可以是多通道检测探头。所述显示屏（5）用于显示传感器工作状态信息、无线网络连接信息、非破坏检测仪器反馈的缺陷信息、环境温度信息、环境湿度信息。所述的内置无线网络适配模块（4）可以同时传输多种检测信号。所述外壳的形状，可以根据被检工件形状要求设计制作，以适应相应检测工作。

检测中根据检测要求，按下相应选择开关，激活相应检测探头。以涡流检测为例，在检测金属工件表面缺陷时，需要使用涡流检测方法，此时首先打开非破坏检测仪器，按下传感器电源开关（78），传感器将通过内置无线网络适配模块（4）在无线局域网中自动搜索非破坏检测仪器，并与其建立连接，连接成功后传感器上的无线网络信号指示灯（89）将点亮；而后按下涡流探头开关（70），涡流信号指示灯（80）变亮，涡流检测探头（10）激活处于待机状态；将传感器上的涡流探头（10）面置于工件表面上，即可开始正常涡流检测。涡流探头（10）拾取的工件缺陷信号通过内置无线网络适配模块（4）传输至非破坏检测仪器进行处理、显示、报警，缺陷信息与报警信号通过无线网络反馈至传感器，通过传感器中的显示屏（5）显示缺陷信息，通过传感器中的报警输出控制模块（6）、报警信号指示灯（90）、报警信号扬声器（91）输出报警信号。

应当理解，在不脱离本发明的范围内，可以对上述实施例做出多种改变。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于无线网络的多功能集成非破坏检测传感器，其特征是：包括微处理器、信号发生模块、A/D转换模块、内置无线网络适配模块、显示屏、报警输出控制模块、内置充电电池、内置充电器、涡流探头、涡流磁记忆组合探头、磁记忆探头、视频探头、涡流-超声探头、超声探头、阵列涡流探头、超声相控阵探头、温度探头、湿度探头、涡流探头开关、涡流磁记忆组合探头开关、磁记忆探头开关、视频探头开关、涡流-超声探头开关、超声探头开关、阵列涡流探头开关、超声相控阵探头开关、电源开关、涡流信号指示灯、涡流磁记忆组合信号指示灯、磁记忆信号指示灯、视频信号指示灯、涡流-超声信号指示灯、超声信号指示灯、阵列涡流信号指示灯、超声相控阵信号指示灯、电源指示灯、无线网络信号指示灯、报警信号指示灯、报警信号扬声器、外壳；

所述的涡流探头、涡流磁记忆组合探头、磁记忆探头、视频探头、涡流-超声探头、超声探头、阵列涡流探头、超声相控阵探头、温度探头、湿度探头分布在传感器的多个检测面上；

所述的涡流探头、涡流磁记忆组合探头、磁记忆探头、视频探头、涡流-超声探头、超声探头、阵列涡流探头、超声相控阵探头、温度探头、湿度探头共用同一个微处理器、A/D转换模块、内置无线网络适配模块、显示屏、报警输出控制模块，需要激励源的涡流探头、涡流磁记忆组合探头、涡流-超声探头、超声探头、阵列涡流探头、超声相控阵探头共用一个信号发生模块，无需激励的磁记忆探头、视频探头、温度探头、湿度探头不连接信号发生模块；

所述涡流磁记忆组合探头，是指涡流探头与磁记忆探头组合分布在传感器的同一扫查面，组成一个工作探头，同时拾取被检铁磁性工件同一位置处的缺陷与应力集中信息；

所述涡流-超声探头可在被检金属工件中激发和接收涡流与超声波信号，同时检测工件表面、近表面与内部缺陷，所述涡流-超声探头中嵌入永久磁铁，用以产生稳恒磁场，所述涡流-超声探头的工作方式为，在稳恒磁场中用高频电磁激励金属工件，金属工件表面与近表面产生涡流，涡流与外加稳恒磁场相互作用，金属工件中的带电质点在磁场中流动时受到垂直于磁场方向和质点运动方向的洛仑兹力的作用而发生位移，使涡流进入的工件表面与近表面体积元发生振动，从而激发出与涡流频率相同的超声波，产生的涡流用于检测工件表面与近表面缺陷，产生的超声波传播至工件内部，用于检测工件内部缺陷，涡流超声组合探头与工件之间无需耦合剂，实现非接触检测。

2.如权利要求1 所述的一种基于无线网络的多功能集成非破坏检测传感器，其特征是：所述的涡流探头、涡流磁记忆组合探头、磁记忆探头、涡流-超声探头、超声探头，或是单通道检测探头，或是多通道检测探头。

3.如权利要求1 所述的一种基于无线网络的多功能集成非破坏检测传感器，其特征是：所述的显示屏用于显示传感器工作状态信息、无线网络连接信息、非破坏检测仪器反馈的缺陷信息、环境温度信息、环境湿度信息。

4.如权利要求1 所述的一种基于无线网络的多功能集成非破坏检测传感器，其特征是：所述的内置无线网络适配模块同时传输多种检测信号。

5.如权利要求1 所述的一种基于无线网络的多功能集成非破坏检测传感器，其特征是：所述外壳的形状，根据被检工件形状要求设计制作，以适应相应检测工作。