CN106053493A - 一种金属结构远程损伤检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属结构远程损伤检测系统，包括：多个检测装置，分析处理器，通讯装置以及监控终端，分析处理器通过通讯装置与监控终端连接，上述多个检测装置分布在待测金属上，检测装置包括：信号接口，信号隔离器，功率放大电路，信号发生器，数模转换器，FPGA可编程器件，DSP信号处理器以及通讯接口。上述检测系统能实现在线的全网络瞬时磨损检测，能实时检测出被测系统的磨损程度，并实时预警故障的具体位置，实现磨损与裂缝检测的智能化，彻底改变传统的专业探伤仪近场检测的模式，通过主动式脉冲感知，实现远程检测、远程判断、远程通讯，省时省力。

Description

一种金属结构远程损伤检测系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种金属结构远程损伤检测系统及其检测方法。

背景技术

现阶段，探测金属材料或部件内部的裂纹或缺陷，常用的探伤方法有：X光射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤、γ射线探伤等方法。物理探伤就是不产生化学变化的情况下进行无损探伤，但前述各种办法存在三个最为明显的缺陷：

第一，近距离，即一定需要把探伤仪贴近被测对象，才能发现该检测处有无裂痕等，即无法做到远程（隔几十千米）对某个裂痕的检测与准确定位，同一时间检测的金属表面非常有限；

第二，工程量大，即需要专业检测人员进行较长时间，连续性的工作才能完成单一金属构件的损伤检测工作，费时费力；

第三，非实时，非在线，无法做到瞬时对几十千米外的裂痕等损伤进行实时的检测，更无法进行在线的实时检测，即瞬时实现远程的损伤检测与精准定位。

可见，上述各类方法在进行实地金属测量工程耗时长、工程量大、人员多，仪器设备笨重，从而导致单次检测成本高居不下，从而造成许多即有金属待测对象，如钢架建筑、铁塔、高压输电线、金属管道等长年缺乏有效的损伤检测，最终酿成重大的安全事故，造成巨大的经济损失。

发明内容

本发明为了解决上述问题而提供的一种金属结构远程损伤检测系统，所述金属结构远程损伤检测系统包括：多个检测装置，分析处理器，通讯装置以及监控终端，所述分析处理器通过所述通讯装置与所述监控终端连接，所述多个检测装置分布在待测金属上，所述多个检测装置中的每一个检测装置包括：

信号接口，信号隔离器，功率放大电路，信号发生器，数模转换器，FPGA可编程器件，DSP信号处理器以及通讯接口，所述信号接口与所述待测金属连接，所述通讯接口与所述分析处理器连接，

所述信号接口与信号隔离器连接；所述信号发生器通过所述功率放大电路与所述信号隔离器连接；所述数模转换器与所述信号隔离器连接，所述数模转换器，所述FPGA可编程器件，所述DSP信号处理器和所述通讯接口依次连接。

具体地，所述多个检测装置均匀地分布在待测金属上。

具体地，所述信号发生器为电磁波信号发生器，所述数模转换器通过传感器与所述信号隔离器连接。

具体地，所述通讯装置通过信号传输线或WIFI或3G/4G或WLAN或UWB或蓝牙或宽带卫星系统与所述监控终端连接。

具体地，所述分析处理器内设有存储器和比较器。

本发明还提供一种金属结构远程损伤检测方法，所述检测方法包括：

A、将预测信号馈入至待测金属结构中，预测信号沿待测金属结构进行传播；

B、通过预测信号对金属结构的现状进行检测与学习，并将首次检测结果的数据作为金属结构最初始的标准结构样本，保存于存储器中；

C、经放大器放大的原始信号通过隔离器馈入至待测金属结构中，并沿待测金属结构进行传播，形成检测信号；

D、将沿途采集到的检测信号的数据信息与存储器中的基准信息进行比对；

E、当比对的误差值达到或超过预告设定的预警阈值时，分析处理器将提取出该采样位置；

F、故障点的具体位置信息以报文的形式通过通讯装置发至后监控终端，监控终端以图形化的显示方式，在屏幕中展示。

本发明的有益效果在于：上述检测系统能实现在线的全网络瞬时磨损检测，能实时检测出被测系统的磨损程度，并实时预警故障的具体位置，实现磨损与裂缝检测的智能化，彻底改变传统的专业探伤仪近场检测的模式，通过主动式脉冲感知，实现远程检测、远程判断、远程通讯，省时省力。

附图说明

图1为本发明金属结构远程损伤检测系统的示意图；

图2为本发明检测装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述：

如图1所示，金属结构远程损伤检测系统包括多个检测装置，分析处理器，通讯装置以及监控终端。上述检测装置位于待测金属上，向金属发出原始信号，并接收经待测金属传播后的检测信号，检测装置还与分析处理器连接，把检测信号传输至分析处理器；分析处理器内设有存储器和比较器，存储器用于存储正常状态下检测信号的数据信息（即基准信息）和检测装置的位置所对应的地址编码，分析处理器在接收实时的检测信号后，其比较器把实时检测信号的数据信息与基准信息进行分析对比，从而得出该金属是否损伤的检测结果；分析处理器与通讯装置连接，把处理信息通过通讯装置发送至监控终端。

如上所述，对于相邻的两个检测装置，其中一个用于发出原始信号，另一个用于接收经待测金属传播后的检测信号，经过分析处理器对检测信号的分析，便可知道位于两个检测装置之间的一段待测金属是否无损，通过该地址编码便可知道相邻的两个检测装置的位置。因此，在待测金属上设置的检测装置越多，检测的位置的精度越高。对于结构均匀的金属，作为一种优选地方案，检测装置均匀地分布在待测金属上，这样，分析处理器的存储器只需要存储一组基准信息，与任意两个相邻的两个检测装置之间产生的检测信息进行对比，来得出检测结果，节省存储空间。

通讯装置可以通过信号传输线或WIFI或3G/4G或WLAN或UWB或蓝牙或宽带卫星系统等媒介与监控终端连接，把检测结果传输至监控终端。

如图2所示，检测装置包括信号接口，信号隔离器，信号发生器，功率放大电路，数模转换器，FPGA可编程器件，DSP信号处理器以及通讯接口。信号接口与待测金属连接，向待测金属发射原始信号，并接收经待测金属传播后的检测信号；信号隔离器与信号接口形成双向连接，用于隔离原始信号和检测信号。信号发生器与功率放大电路连接，形成信号产生部分，信号发生器产生信号后发送至功率放大电路，功率放大电路把信号放大后形成原始信号，并把原始信号发送至信号隔离器。数模转换器，FPGA可编程器件，DSP信号处理模块和通讯接口依次连接，形成信号接收部分。数模转换器与信号隔离器连接，接收检测信号，并且对检测信号进行模数转换；通讯接口与分析处理器连接，把检测信号检测信号发送至分析处理器。FPGA可编程器件用于对检测信号进行读写和编程，DSP信号处理模块对检测信号进行提取。

在本实施例中，信号发生器产生的是电信号。在其他实施方式中，信号发生器产生的可以是电磁波信号（光信号）或超声波信号等，不过在上述其他实施方式中，需要在信号隔离器和数模转换器之间设置相应的传感器。此外，信号发生器设置在检测装置上而并非设置在分析处理器或其他控制终端上，是为了避免在信号远程传输过程中收到外界因素影响而导致信号传输失败或不良的问题，近程传输能降低上述问题发生的可能性。

本发明基于信号传输特性与规律，通过向待测目标金属构件发送脉冲信号，采用先进的回波分离技术，在线检测目标金属待测物在是否出现裂痕、断裂、局部高温、横截面积变化及局部放电等故障，并告知故障位置。

本发明涉及的金属结构远程损伤检测系统采用的检测方法可分为两个阶段：

一、首次应用的学习阶段（记录基准信息）

（1） 将预测信号馈入至待测金属结构中，预测信号沿待测金属结构进行传播；

（2）通过预测信号对金属结构的现状进行检测与学习，并将首次检测结果的数据（基准信息）作为金属结构最初始的标准结构样本，保存于存储器中。

二、测试与检测

（1）经放大器放大的原始信号通过隔离器馈入至待测金属结构中，并沿待测金属结构进行传播，形成检测信号；

（2）将沿途采集到的检测信号的数据信息与存储器中的基准信息进行比对；

（3）当比对的误差值达到或超过预告设定的预警阈值时，分析处理器将提取出该采样（检测）位置；

（4）故障点的具体位置信息以报文的形式通过通讯装置发至后监控终端，监控终端以图形化的显示方式，在屏幕中展示。

对传统金属结构损伤检测，本系统采用主动式检测方法，实现了对目标检测的即时、远程、低成本等功能。具有以下有益效果：

（1）即时性：即随时实现在线的全网络瞬时磨损检测；

（2）智能化：本系统通过搭载一定数量的感知终端，能实时检测出被测系统的磨损程度，并实时预警故障的具体位置，实现磨损与裂缝检测的智能化；

（3）远程检测：彻底改变传统的专业探伤仪近场检测的模式，通过主动式脉冲感知，实现远程检测、远程判断、远程通讯，省时省力。

以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明的实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。

Claims (6)

1.一种金属结构远程损伤检测系统，其特征在于，所述金属结构远程损伤检测系统包括：多个检测装置，分析处理器，通讯装置以及监控终端，所述分析处理器通过所述通讯装置与所述监控终端连接，所述多个检测装置分布在待测金属上，所述多个检测装置中的每一个检测装置包括：

信号接口，信号隔离器，功率放大电路，信号发生器，数模转换器，FPGA可编程器件，DSP信号处理器以及通讯接口，所述信号接口与所述待测金属连接，所述通讯接口与所述分析处理器连接，

所述信号接口与信号隔离器连接；所述信号发生器通过所述功率放大电路与所述信号隔离器连接；所述数模转换器与所述信号隔离器连接，所述数模转换器，所述FPGA可编程器件，所述DSP信号处理器和所述通讯接口依次连接。

2.根据权利要求1所述的金属结构远程损伤检测系统，其特征在于，所述多个检测装置均匀地分布在待测金属上。

3.根据权利要求1所述的金属结构远程损伤检测系统，其特征在于，所述信号发生器为电磁波信号发生器，所述数模转换器通过传感器与所述信号隔离器连接。

4.根据权利要求1所述的金属结构远程损伤检测系统，其特征在于，所述通讯装置通过信号传输线或WIFI或3G/4G或WLAN或UWB或蓝牙或宽带卫星系统与所述监控终端连接。

5.根据权利要求1所述的金属结构远程损伤检测系统，其特征在于，所述分析处理器内设有存储器和比较器。

6.一种金属结构远程损伤检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：

A、将预测信号馈入至待测金属结构中，预测信号沿待测金属结构进行传播；

B、通过预测信号对金属结构的现状进行检测与学习，并将首次检测结果的数据作为金属结构最初始的标准结构样本，保存于存储器中；

C、经放大器放大的原始信号通过隔离器馈入至待测金属结构中，并沿待测金属结构进行传播，形成检测信号；

D、将沿途采集到的检测信号的数据信息与存储器中的基准信息进行比对；

E、当比对的误差值达到或超过预告设定的预警阈值时，分析处理器将提取出该采样位置；

F、故障点的具体位置信息以报文的形式通过通讯装置发至后监控终端，监控终端以图形化的显示方式，在屏幕中展示。