CN106990163A - 用于内部缺陷检测的检测电路及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于内部缺陷检测的检测电路及其系统，该电路包括传感器、减法电路、低通滤波电路、放大器、高通滤波电路，传感器包括补偿线圈。传感器的信号传输至减法电路，减法电路的输出信号传输至低通滤波电路，低通滤波电路的输出信号经过放大器放大之后，反向输入至补偿线圈，形成负反馈电路。之后，传感器的信号传输至高通滤波电路，滤波后得到缺陷信号。本发明可以实现在基于漏磁原理的内部缺陷检测设备中，对传感器获得的磁信号进行低频和高频噪声过滤，大大提升信噪比，实现对漏磁信号的精确采集和提取，以便准确检测到内部缺陷。

Description

用于内部缺陷检测的检测电路及系统

技术领域

本发明涉及电磁检测，更具体地说，涉及一种用于内部缺陷检测的检测电路及系统。

背景技术

带钢内部缺陷是冷轧薄带产品的主要质量缺陷之一，特别是对于DI材和电池钢等特殊用途的带钢产品。在这类带钢产品中，若出现内部缺陷，会导致泄漏等风险，对下游厂家造成很大的质量纠纷，带来很多不必要的麻烦。因此在某些冷轧带钢生产线，生产过程中必须检验内部质量缺陷情况，防止发生缺陷产品交付用户。由于冷轧带钢产品生产是高速和自动化过程，产品离线检测存在抽样风险。因此提出在线内部缺陷检测要求。

检查内部缺陷的方法为漏磁法和电磁超声法等探伤方法。而目前采用比较多的技术是漏磁法。采用磁化装置对待测带材进行磁化，磁敏传感器获得待测带材的磁场信号，然后采集和处理系统再对信号进行采集和处理后，分析出内部缺陷漏磁信号，即能正确检测出内部缺陷。在漏磁检测中，内部缺陷往往是非常小的缺陷，其漏磁信号非常微弱。而在检测过程中，由于带材转动速度，或者是待测带材本身带电等，都极易对漏磁检测产生较大的噪声干扰。这就需要在对检测电路设计的时候，要考虑到对噪声的抑制和滤波。

通过专利检索，得到如下现有技术：

专利US005512821和US005235275详细介绍了一种带有补偿线圈的内部缺陷漏磁检测装置，包含该装置的检测电路，磁化装置，以及安装方式和检测信号情况等。该专利中的检测装置采用磁化线圈作为传感器，采集到的信号经过低通滤波以及放大器后，通过补偿线圈输送给传感器，以便消除低频噪声，同时对高频噪声也有抑制作用。该专利中的检测电路对正向和反向电压经过加法器，得到待测信号。而我们的发明中传感器采用磁阻传感器，通过对两个传感器信号做减法，得到检测信号。另外，最终的信号经过偏置电路，能够得到更加稳定的信号输出。

发明内容

针对现有技术中存在的漏磁法和电磁超声法不能精确检测带钢产品质量缺陷的问题，本发明的目的是提供一种用于内部缺陷检测的检测电路及系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于内部缺陷检测的检测电路，包括传感器、减法电路、低通滤波电路、第一信号放大器、高通滤波电路，传感器包括补偿线圈。传感器的信号传输至减法电路，减法电路的输出信号传输至低通滤波电路，低通滤波电路的输出信号经过第一信号放大器放大之后，反向输入至补偿线圈，形成负反馈电路。之后，传感器的信号传输至高通滤波电路，滤波后得到缺陷信号。

根据本发明的一实施例，高通滤波电路连接第二信号放大器，将缺陷信号传输至第二信号放大器。

根据本发明的一实施例，第二信号放大器连接偏置电路，将放大后的缺陷信号传输至偏置电路。

根据本发明的一实施例，偏置电路与信号采集卡、数据处理单元依次连接。

根据本发明的一实施例，传感器为磁敏探头，磁敏探头安装于磁化装置上，且位于标定样板的下方。

根据本发明的一实施例，高通滤波电路的截止频率由被检测的钢板速度来控制

为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：

一种用于内部缺陷检测的检测系统，包括多个传感器、多个减法器、多个滤波器及信号采集卡。多个传感器进行两两配对，每一对传感器分别将输出信号传输至减法器。每一个减法器将输出信号传输至滤波器，所有滤波器将输出信号传输至信号采集卡。

根据本发明的一实施例，减法器的数量与滤波器的数量相同。

根据本发明的一实施例，信号采集卡连接至数据处理单元。

根据本发明的一实施例，传感器为磁敏探头，磁敏探头安装于磁化装置上，且位于标定样板的下方。

在上述技术方案中，本发明的用于内部缺陷检测的检测电路及系统可以实现在基于漏磁原理的内部缺陷检测设备中，对传感器获得的磁信号进行低频和高频噪声过滤，大大提升信噪比，实现对漏磁信号的精确采集和提取，以便准确检测到内部缺陷。本发明对检测信号进行滤波，过滤掉不必要的噪声干扰，只留下有效的内部缺陷漏磁信号，将其采集并传输至数据分析处理系统中，最终获得准确的检测数据。

附图说明

图1是本发明用于内部缺陷检测的检测电路的结构示意图；

图2是本发明用于内部缺陷检测的检测系统的结构示意图；

图3是磁敏探头、磁化装置在带钢生产线上的位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

在内部缺陷的漏磁检测装置中，由于带材运动速度、带材本身带电以及周围电磁环境干扰等，在检测过程中会对检测信号产生噪声干扰。因此，为了保证检测到准确的缺陷信号，本发明公开一种用于内部缺陷检测的检测电路及系统，利用检测电路对磁敏传感器检测到的磁信号进行滤波降噪处理，得到所需漏磁信号。本发明通过电路设计，可以通过减法电路和低频及高频滤波器，对传感器背景噪声、低频和高频噪声干扰，进行很好的过滤，以及对有效检测信号进行放大，提升检测设备的信噪比，使缺陷信号得以完整提取。如图1和图2所示。本发明的电路不仅可以用于单个的传感器，还可以用于多个传感器的组合使用，即由多个传感器及其他部件形成了检测系统。

参照图1，本发明的用于内部缺陷检测的检测电路主要包括：传感器探头1、减法电路2、低通滤波电路3、高通滤波电路4、第一信号放大器5、补偿线圈6、第二信号放大器7、偏置电路8等，其中补偿线圈6属于传感器探头1。在本发明的检测电路外围，另有信号采集卡9和数据处理单元10。

如图1所示，传感器探头1检测到的信号送入减法电路2，消除掉大部分基底磁场，然后信号再继续进入低通滤波电路3，过滤掉信号中的低频噪声。经过第一信号放大器5适当放大后，反向输入到传感器补偿线圈6，形成一个负反馈电路，尽量消除低频成分。之后，将传感器信号通过高通电路4，滤波后的信号就是缺陷信号。

考虑到钢板运动速度对漏磁信号的影响，其中高通滤波电路4的截止频率是通过速度传感器由被检测的钢板速度来控制的，这样可以根据缺陷信号的频率将其提取出来。高通滤波电路4连接第二信号放大器7，接着将多路信号输送到第二信号放大器7，对缺陷信号进行放大。第二信号放大器7连接偏置电路8，且偏置电路8与信号采集卡9、数据处理单元10依次连接。随后，信号经过偏置电路8，稳定输出到信号采集卡9中，最后将信号送往数据处理单元10进行数据处理，并结合带钢的生产速度，提取出缺陷信号。

图1所示的实施例是针对单个传感器探头1进行的，但本发明的电路还可以包括多个传感器探头，从而形成用于内部缺陷检测的检测系统，其包括，包括多个传感器、多个减法器、多个滤波器及信号采集卡。多个传感器进行两两配对，每一对传感器分别将输出信号传输至减法器。每一个减法器将输出信号传输至滤波器，所有滤波器将输出信号传输至信号采集卡。

具体来说，如图2所示，采用多路传感器实现对待测钢板全宽范围内的检测时，假设根据带钢宽度和每个传感器检测的宽度计算，所需传感器数量为N。假设第n个传感器与第(n+T)个传感器信号作差，去除基底磁场，则共有N路减法器，共需要N+T个检测传感器安装在检测探头上。减法器去除传感器信号中的基底磁场信号后，再经过滤波器经过进一步滤波处理，最后统一送往信号采集卡对这N路信号进行统一采集最后，将信号输入到GPU中进行计算和处理，得到准确结果，

由图2可见，通常来说，减法器的数量与滤波器的数量相同，并且与图1所示的实施例类似，信号采集卡还可以连接至数据处理单元。

参照图3，在带钢生产线上，驱动电机11、标定辊12、磁化装置14依次设置，且标定辊12上设置标定样板13。传感器探头1为磁敏探头，磁敏探头安装于磁化装置14上，且位于标定样板13的下方。

如图3所示，传感器探头1慢慢靠近待测带钢(标定样板13)，直至到达检测位置，停止运动。标定辊12带动标定样板13运动，磁化装置14将标定样板13磁化至饱和状态。检测过程中，标定样板13上若存在内部缺陷，则传感器探头1检测到漏磁信号，由检测电路对漏磁信号进行滤波和放大等信号处理，然后采集电路对信号进行并行采集，传输电路通过以太网将信号送至高速计算机构成的数据分析处理系统，通过进一步滤波剔除环境噪声，最终获得缺陷检测信号。

计算机对缺陷信号进行分析后，若发现因为传感器灵敏度降低而造成检测信号失准，则会反馈到灵敏度控制装置对传感器灵敏度进行调整。在实际检测中，对于检测速度较高，待测带材宽度较大的情况下，一定要设计足够多的采集传输模块，并配合高速数据处理系统，才能够实现对数据的正确采集和分析，从而达到全面检测缺陷的目的。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种用于内部缺陷检测的检测电路，其特征在于，包括：

传感器、减法电路、低通滤波电路、第一信号放大器、高通滤波电路；

所述传感器包括补偿线圈；

所述传感器的信号传输至所述减法电路，所述减法电路的输出信号传输至所述低通滤波电路，所述低通滤波电路的输出信号经过第一信号放大器放大之后，反向输入至所述补偿线圈，形成负反馈电路；

之后，所述传感器的信号传输至所述高通滤波电路，滤波后得到缺陷信号。

2.如权利要求1所述的用于内部缺陷检测的检测电路，其特征在于，所述高通滤波电路连接第二信号放大器，将所述缺陷信号传输至第二信号放大器。

3.如权利要求2所述的用于内部缺陷检测的检测电路，其特征在于，所述第二信号放大器连接偏置电路，将放大后的缺陷信号传输至所述偏置电路。

4.如权利要求3所述的用于内部缺陷检测的检测电路，其特征在于，所述偏置电路与信号采集卡、数据处理单元依次连接。

5.如权利要求1所述的用于内部缺陷检测的检测电路，其特征在于，所述传感器为磁敏探头，所述磁敏探头安装于磁化装置上，且位于标定样板的下方。

6.如权利要求1所述的用于内部缺陷检测的检测电路，其特征在于，所述高通滤波电路的截止频率由被检测的钢板速度来控制。

7.一种用于内部缺陷检测的检测系统，其特征在于，包括：

多个传感器、多个减法器、多个滤波器及信号采集卡；

所述多个传感器进行两两配对，每一对传感器分别将输出信号传输至减法器；

每一个减法器将输出信号传输至滤波器；

所有滤波器将输出信号传输至所述信号采集卡。

8.如权利要求7所述的用于内部缺陷检测的检测系统，其特征在于，所述减法器的数量与滤波器的数量相同。

9.如权利要求7所述的用于内部缺陷检测的检测系统，其特征在于，所述信号采集卡连接至数据处理单元。

10.如权利要求7所述的用于内部缺陷检测的检测系统，其特征在于，所述传感器为磁敏探头，所述磁敏探头安装于磁化装置上，且位于标定样板的下方。