CN117169325A - 一种金属裂纹检测装置、方法及设备 - Google Patents
一种金属裂纹检测装置、方法及设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117169325A CN117169325A CN202311283959.6A CN202311283959A CN117169325A CN 117169325 A CN117169325 A CN 117169325A CN 202311283959 A CN202311283959 A CN 202311283959A CN 117169325 A CN117169325 A CN 117169325A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal
- resonant
- crack detection
- microstrip transmission
- detected
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 124
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 107
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 73
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 33
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种金属裂纹检测装置、方法及设备，装置包括介质基板、能量控制机构、上位机、多个谐振单元组以及对称设置在介质基板的两端的微带传输模块；各谐振单元组按照预设间距设置在介质基板的中央位置，并均与能量控制机构连接；一组微带传输模块通过依次连接的多个谐振单元组与另一组微带传输模块连接；微带传输模块与上位机通信连接；能量控制机构用于生成电信号；谐振单元组用于基于接收到的电信号，采用磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测，生成谐振频点；上位机用于基于多个谐振频点，输出裂纹检测结果。解决了现有的金属裂纹检测方法受天线谐振单元场的分布的影响，导致无法实现大规模裂纹检测的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种金属裂纹检测装置、方法及设备。
背景技术
金属或金属构件广泛应用于工业生产设备、各种基础设施等领域，随着对相关工业生产环境适应能力与承载能力要求的不断提高，上述领域内的金属或金属构件的基体结构同时面临更高的载荷要求以及更恶劣的工作环境。
金属材料在工业生产设备和各种基础设施的使用过程中，不可避免地受到应力作用，导致金属裂纹的产生，如果不能及时有效检测出裂纹，它们就会逐渐增长并可能导致结构失效，可能引发严重的安全事故和造成巨大的经济损失。
现有的金属裂纹检测方法大多采用微带天线传感器、介质谐振器、人工表面等离子体激元(spoof surface plasmon polaritons，SSPP)设计等，但上述方法中的检测特征为S参数幅值，易受外界因素干扰，且受天线谐振单元场的分布的影响，其只能用于局部区域的热点检测，导致无法实现大规模裂纹检测。
发明内容
本发明提供了一种金属裂纹检测装置、方法及设备，解决了现有的金属裂纹检测方法受天线谐振单元场的分布的影响，其只能用于局部区域的热点检测，导致无法实现大规模裂纹检测的技术问题。
本发明第一方面提供了一种金属裂纹检测装置，所述装置包括介质基板、能量控制机构、上位机、多个谐振单元组以及对称设置在所述介质基板的两端的微带传输模块；
各所述谐振单元组按照预设间距设置在所述介质基板的中央位置，并均与所述能量控制机构连接；
一组所述微带传输模块通过依次连接的多个所述谐振单元组与另一组所述微带传输模块连接；
所述微带传输模块与所述上位机通信连接，所述微带传输模块用于获取电磁波能量信号并对各所述谐振单元组供能；
所述能量控制机构用于获取所述电磁波能量信号并进行信号转换，生成电信号并传输至各所述谐振单元组；
所述谐振单元组用于基于接收到的所述电信号，生成磁场能量信号，采用所述磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测，生成谐振频点并通过所述微带传输模块发送至所述上位机；
所述上位机用于获取并基于多个所述谐振频点，输出所述待检测金属对应的裂纹检测结果。
可选地，所述谐振单元组包括射频开关、可调电容器和谐振环；
所述射频开关的第一端与所述能量控制机构连接，所述射频开关的第二端和与所述可调电容器的第一端连接；
所述可调电容器的第二端与所述能量控制机构连接，所述可调电容器的第三端与所述谐振环的一端连接；
所述射频开关的第三端与所述谐振环的另一端连接；
一组所述微带传输模块通过依次连接的多个所述谐振环与另一组所述微带传输模块连接；
所述射频开关用于响应所述电信号并执行合闸操作；
所述可调电容器用于基于接收到所述能量控制机构传输的所述电信号，对所述谐振环的工作频率进行调节；
所述谐振环用于当所述工作频率达到预设频率阈值时，生成磁场能量信号，采用所述磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测，生成谐振频点并通过所述微带传输模块发送至所述上位机。
可选地，所述上位机，具体用于：
采用预置频点值分别与接收到的各所述谐振频点进行比对；
当任一所述谐振频点小于所述预置频点值时，输出所述待检测金属对应的第一裂纹检测结果；
当各所述谐振频点均大于或等于所述预置频点值时，输出所述待检测金属对应的第二裂纹检测结果。
可选地，所述能量控制机构包括依次连接的能量获取模块和微控制单元；
所述射频开关的第一端和所述可调电容器的第二端均与所述微控制单元连接；
所述能量获取模块用于获取电磁波能量信号并进行信号转换，生成电信号并传输至所述微控制单元；
所述微控制单元用于将接收到的所述电信号传输至各所述谐振单元组的射频开关和可调电容器。
可选地，所述微带传输模块包括微带天线和微带传输线；
所述介质基板的两端对称设置有依次连接的所述微带天线和所述微带传输线；
所述微带天线与所述上位机通信连接；
一组所述微带传输线通过依次连接的多个所述谐振环与另一组所述微带传输线连接；
所述微带天线用于获取所述电磁波能量信号并通过所述微带传输线对各所述谐振环供能。
本发明第二方面提供了一种金属裂纹检测方法，应用于上述的金属裂纹检测装置，其特征在于，包括：
获取电磁波能量信号并进行信号转换，生成电信号；
基于所述电信号，生成多个磁场能量信号；
采用各所述磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测，输出所述待检测金属对应的裂纹检测结果。
可选地，所述基于所述电信号，生成多个磁场能量信号的步骤，包括：
基于所述电信号，对各谐振单元组中的谐振环的工作频率进行调节；
当各所述谐振环的工作频率达到预设频率阈值时，生成各所述谐振环对应的磁场能量信号。
可选地，所述采用各所述磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测，输出所述待检测金属对应的裂纹检测结果的步骤，包括：
采用各所述磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测，生成对应的谐振频点；
采用预置频点值分别与各所述谐振频点进行比对，输出所述待检测金属对应的裂纹检测结果。
可选地，所述采用预置频点值分别与各所述谐振频点进行比对，输出所述待检测金属对应的裂纹检测结果的步骤，包括：
采用预置频点值分别与各所述谐振频点进行比对；
当任一所述谐振频点小于所述预置频点值时，输出所述待检测金属对应的第一裂纹检测结果；
当各所述谐振频点均大于或等于所述预置频点值时，输出所述待检测金属对应的第二裂纹检测结果。
本发明第三方面提供的一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上述任一项所述的金属裂纹检测方法的步骤。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明的上述技术方案第一方面提供了一种金属裂纹检测装置，该装置包括介质基板、能量控制机构、上位机、多个谐振单元组以及对称设置在介质基板的两端的微带传输模块；其中，各谐振单元组按照预设间距设置在介质基板的中央位置，并均与能量控制机构连接；一组微带传输模块通过依次连接的多个谐振单元组与另一组微带传输模块连接；微带传输模块与上位机通信连接，通过微带传输模块获取电磁波能量信号并对各谐振单元组供能；首先通过能量控制机构获取电磁波能量信号并进行信号转换，生成电信号并传输至各谐振单元组；接着通过谐振单元组基于接收到的电信号，生成磁场能量信号，采用磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测，生成谐振频点并通过微带传输模块发送至上位机；最后，通过上位机获取并基于多个谐振频点，输出待检测金属对应的裂纹检测结果；上述方案，通过微带传输模块获取电磁波能量信号并对各谐振单元组供电，满足了检测频率偏移的需求，同时，通过能量控制机构将电信号输入至各谐振单元组，设置各谐振单元组按照预设间距设置在介质基板的中央位置，并通过各谐振单元组输出的多个磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测，实现了无源检测，且不受天线谐振单元场的分布的影响，不局限于局部区域的热点检测，实现了检测区域的空间可重构，能够满足大规模裂纹检测的需求。
本发明的上述技术方案第二方面提供了一种金属裂纹检测方法，获取电磁波能量信号并进行信号转换，生成电信号；基于电信号，生成多个磁场能量信号；采用各磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测，输出待检测金属对应的裂纹检测结果；上述方案，通过基于电信号，生成多个磁场能量信号；采用各磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测的过程，相较于现有的基于人工表面等离子体激元通过S参数幅值作为检测特征对金属裂纹检测的过程，不易受外界因素干扰，且实现了检测区域的空间可重构，能够满足大规模裂纹检测的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例一提供的一种金属裂纹检测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的谐振单元组的结构示意图；
图3为本发明实施例一提供的微带传输线下方在健康状态下和存在裂纹时磁场强度的分布情况的示意图；
图4为本发明实施例一提供的不同裂纹深度随位置变换时谐振频点的偏移情况示意图；
图5为本发明实施例一提供的不同裂纹宽度随位置变换时谐振频点的偏移情况示意图；
图6为本发明实施例二提供的一种金属裂纹检测方法的步骤流程图。
其中，附图标记含义如下：
1、微带传输线；2、谐振单元组；3、微带天线；4、可调电容器；5、射频开关；6、介质基板；7、能量获取模块；8、微控制单元；9、谐振环。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种金属裂纹检测装置、方法及设备，用于解决现有的金属裂纹检测方法受天线谐振单元场的分布的影响，其只能用于局部区域的热点检测，导致无法实现大规模裂纹检测的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图2，图1为本发明实施例提供的一种金属裂纹检测装置。
本发明提供的一种金属裂纹检测装置，装置包括介质基板6、能量控制机构、上位机、多个谐振单元组2以及对称设置在介质基板6的两端的微带传输模块；各谐振单元组2按照预设间距设置在介质基板6的中央位置，并均与能量控制机构连接；一组微带传输模块通过依次连接的多个谐振单元组2与另一组微带传输模块连接；微带传输模块与上位机通信连接，微带传输模块用于获取电磁波能量信号并对各谐振单元组2供能；能量控制机构用于获取电磁波能量信号并进行信号转换，生成电信号并传输至各谐振单元组2；谐振单元组2用于基于接收到的电信号，生成磁场能量信号，采用磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测，生成谐振频点并通过微带传输模块发送至上位机；上位机用于获取并基于多个谐振频点，输出待检测金属对应的裂纹检测结果。
可选地，谐振单元组2包括射频开关5、可调电容器4和谐振环9；射频开关5的第一端与能量控制机构连接，射频开关5的第二端和与可调电容器4的第一端连接；可调电容器4的第二端与能量控制机构连接，可调电容器4的第三端与谐振环9的一端连接；射频开关5的第三端与谐振环9的另一端连接；一组微带传输模块通过依次连接的多个谐振环9与另一组微带传输模块连接；射频开关5用于响应电信号并执行合闸操作；可调电容器4用于基于接收到能量控制机构传输的电信号，对谐振环9的工作频率进行调节；谐振环9用于当工作频率达到预设频率阈值时，生成磁场能量信号，采用磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测，生成谐振频点并通过微带传输模块发送至上位机。
需要说明的是，介质基板6、能量控制机构、多个谐振单元组2以及对称设置在介质基板6的两端的微带传输模块构成传感器结构，通过能量获取模块7获取电磁波能量信号转换成电信号对微控制单元8供电，输出电压信号(电信号)控制射频开关5的工作状态(合闸或开闸)以及控制可调电容器4的容值对谐振环9的工作频率进行调节，实现在一个时刻按照预设间距设置的多个谐振环9工作，遍历全部谐振环9，从而对待检测金属进行裂纹检测，输出裂纹检测结果，达到大规模检测的目的，克服了谐振环之间由于耦合造成裂纹检测一致性低等问题，并实现了检测区域的空间可重构，满足大规模裂纹检测的需求。
进一步地，电磁波能量信号为通过电磁波发射装置(外部终端)发送的信号，用于触发能量获取模块7接收电磁波能量信号并进行信号转换，输出电信号为微控制单元8供电从而控制各谐振单元组2对待检测金属进行裂纹检测；介质基板6为采用单层厚度为0.127mm的板材设计而成；微控制单元8(Microcontroller Unit，MCU)的一个控制引脚控制按照预设间距设置的谐振环9同时开始工作达到引脚复用，节省MCU资源，该预设间距可以根据需要进行设置，在此不作具体限定。
进一步地，在介质基板6上表面的微带传输线1上直接加载带有控制开关(射频开关5)的谐振环阵列(谐振环9)，其为单层柔性板，易与金属结构共形，谐振环9的谐振环尺寸检测区域宽，控制区域窄，且谐振环9开口处加载可调电容器4，实现了小型化和频率可重构，微带传输线1、微带天线3与谐振环9的直接连接实现激励。
作为进一步地改进，能量控制机构包括依次连接的能量获取模块和微控制单元；射频开关的第一端和可调电容器的第二端均与微控制单元连接；能量获取模块用于获取电磁波能量信号并进行信号转换，生成电信号并传输至微控制单元；微控制单元用于将接收到的电信号传输至各谐振单元组的射频开关和可调电容器。
作为进一步地改进，微带传输模块包括微带天线和微带传输线；介质基板的两端对称设置有依次连接的微带天线和微带传输线；微带天线与上位机通信连接；一组微带传输线通过依次连接的多个谐振环与另一组微带传输线连接；微带天线用于获取电磁波能量信号并通过微带传输线对各谐振环供能。
需要说明的是，通过能量获取模块7从外部终端获取电磁波能量给MCU(微控制单元8)和元器件供电以及微带天线3获取电磁波能量给谐振环9供能，达到了无源检测的效果，通过在传感结构两端(介质基板6)加载由微带贴片激励的缝隙天线(微带天线3)实现通感一体，天线带宽满足检测频率偏移的需求。
作为进一步地改进，上位机，具体用于：采用预置频点值分别与接收到的各谐振频点进行比对；当任一谐振频点小于预置频点值时，输出待检测金属对应的第一裂纹检测结果；当各谐振频点均大于或等于预置频点值时，输出待检测金属对应的第二裂纹检测结果。
需要说明的是，当任一谐振频点小于预置频点值时，输出待检测金属对应的第一裂纹检测结果，即全部谐振环9对应的谐振频点中出现某一谐振频点小于预置频点值时，则输出待检测金属对应的第一裂纹检测结果，该第一裂纹检测结果表明待检测金属出现裂纹；若全部谐振环9对应的谐振频点均大于或等于预置频点值，则输出待检测金属对应的第一裂纹检测结果，该第二裂纹检测结果表明待检测金属未出现裂纹，处于健康状态；其中，预置频点值可以根据需要进行设置，例如，可以将预置频点值设置为940.6MHz，在此不作具体限定。
示例性地，能量获取模块7从外界环境(外部终端)中获取的能量给MCU(微控制单元8)供电，MCU开始工作，以达到无源的效果，通过转播结构和天线加载实现无线传输，通过MCU控制射频开关的启停来控制谐振环的工作状态以及通过电压控制可调电容器4的容值来调节谐振环9的工作频率，从而实现空间均匀场和检测区域的空间可重构，解决了传统电磁谐振器无法进行大范围裂纹检测的问题，调节到对应的工作频率后，传感器两端的天线(微带天线3)通过接受到特定的电磁波实现裂纹传感检测，同时MCU通过依次激活控制引脚，控制射频开关的工作状态(连接或是断开)来让谐振环9工作，实现大规模裂纹检测，
进一步地，通过加载的可调电容器4，不但减小了传感器的尺寸，还实现了检测工作频段的可调谐，使得该传感器可以检测0.1mm深度的细小裂纹，提高了检出限及检测灵敏度。采用无线无源的柔性基板方式检测裂纹，去除了线缆的限制并易与金属共形，使得检测过程简单灵活，有助于降低结构健康检测的安装和维护成本。
请参阅图3，图中提取了传输线下方在健康状态下和存在裂纹时磁场强度的分布情况，谐振环9将能量聚焦，有效地提高了裂纹检测的灵敏度。当金属结构存在裂纹时，谐振环9的磁场能量有一部分进入到裂纹中去，使得谐振环谐振频率发生偏移，进而可以表征裂纹。
进一步地，请参阅图4，随着裂纹深度的增大，传感器的谐振频点往低频偏移，当裂纹位置在谐振单元上变化时，不同裂纹深度的槽裂纹是可以被检测到和区分的，这是因为在谐振单元上的磁场是均匀的，具有较好的检测一致性。当在健康状态下时，谐振频点为940.6MHz(比这个值小就出现裂纹)；当裂纹深度分别为0.1mm、0.5mm、1mm时，谐振频点分别偏移到913.44MHz、881.72MHz、871.04MHz，传感器对于裂纹深度的检测灵敏度为69.56MHz/mm2。可以看出随着裂纹位置的变化，该传感器的谐振频点几乎不发生偏移，这就保证了较好的检测一致性，消除了位置因素对裂纹检测的影响。
请参阅图5，当裂纹宽度分别为0.1mm、0.5mm、1mm时，谐振频点分别偏移到931.44MHz、891.96Mhz、871.04MHz，传感器对于裂纹宽度的检测灵敏度为69.56MHz/mm2。可见，该传感器对于裂纹深度和裂纹宽度都具有很高的灵敏度。
在本发明实施例中，本发明提供了一种金属裂纹检测装置，该装置包括介质基板、能量控制机构、上位机、多个谐振单元组以及对称设置在介质基板的两端的微带传输模块；其中，各谐振单元组按照预设间距设置在介质基板的中央位置，并均与能量控制机构连接；一组微带传输模块通过依次连接的多个谐振单元组与另一组微带传输模块连接；微带传输模块与上位机通信连接，通过微带传输模块获取电磁波能量信号并对各谐振单元组供能；首先通过能量控制机构获取电磁波能量信号并进行信号转换，生成电信号并传输至各谐振单元组；接着通过谐振单元组基于接收到的电信号，生成磁场能量信号，采用磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测，生成谐振频点并通过微带传输模块发送至上位机；最后，通过上位机获取并基于多个谐振频点，输出待检测金属对应的裂纹检测结果；上述方案，通过微带传输模块获取电磁波能量信号并对各谐振单元组供电，满足了检测频率偏移的需求，同时，通过能量控制机构将电信号输入至各谐振单元组，设置各谐振单元组按照预设间距设置在介质基板的中央位置，并通过各谐振单元组输出的多个磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测，实现了无源检测，且不受天线谐振单元场的分布的影响，不局限于局部区域的热点检测，实现了检测区域的空间可重构，能够满足大规模裂纹检测的需求。
请参阅图6，图6为本发明实施例二提供的一种金属裂纹检测方法。
本发明提供的一种金属裂纹检测方法，包括：
步骤601、获取电磁波能量信号并进行信号转换，生成电信号。
在本实施例中，获取电磁波能量信号并进行信号转换，生成电信号
步骤602、基于电信号，生成多个磁场能量信号。
进一步地，步骤602可以包括以下子步骤：
S21、基于电信号，对各谐振单元组中的谐振环的工作频率进行调节。
S22、当各谐振环的工作频率达到预设频率阈值时，生成各谐振环对应的磁场能量信号。
在本实施例中，基于电信号，生成多个磁场能量信号。
步骤603、采用各磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测，输出待检测金属对应的裂纹检测结果。
进一步地，步骤603可以包括以下子步骤：
S31、采用各磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测，生成对应的谐振频点；
S32、采用预置频点值分别与各谐振频点进行比对，输出待检测金属对应的裂纹检测结果。
进一步地，S32可以包括以下子步骤：
S321、采用预置频点值分别与各谐振频点进行比对；
S322、当任一谐振频点小于预置频点值时，输出待检测金属对应的第一裂纹检测结果；
S323、当各谐振频点均大于或等于预置频点值时，输出待检测金属对应的第二裂纹检测结果。
在本实施例中，采用各磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测，输出待检测金属对应的裂纹检测结果。
在本发明实施例中，本发明提供了一种金属裂纹检测方法，获取电磁波能量信号并进行信号转换，生成电信号；基于电信号，生成多个磁场能量信号；采用各磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测，输出待检测金属对应的裂纹检测结果；上述方案，通过基于电信号，生成多个磁场能量信号；采用各磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测的过程，相较于现有的基于人工表面等离子体激元通过S参数幅值作为检测特征对金属裂纹检测的过程，不易受外界因素干扰，且实现了检测区域的空间可重构，能够满足大规模裂纹检测的需求。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种金属裂纹检测装置，其特征在于，所述装置包括介质基板、能量控制机构、上位机、多个谐振单元组以及对称设置在所述介质基板的两端的微带传输模块；
各所述谐振单元组按照预设间距设置在所述介质基板的中央位置，并均与所述能量控制机构连接；
一组所述微带传输模块通过依次连接的多个所述谐振单元组与另一组所述微带传输模块连接；
所述微带传输模块与所述上位机通信连接，所述微带传输模块用于获取电磁波能量信号并对各所述谐振单元组供能；
所述能量控制机构用于获取所述电磁波能量信号并进行信号转换，生成电信号并传输至各所述谐振单元组；
所述谐振单元组用于基于接收到的所述电信号，生成磁场能量信号，采用所述磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测，生成谐振频点并通过所述微带传输模块发送至所述上位机；
所述上位机用于获取并基于多个所述谐振频点，输出所述待检测金属对应的裂纹检测结果。
2.根据权利要求1所述的金属裂纹检测装置，其特征在于，所述谐振单元组包括射频开关、可调电容器和谐振环；
所述射频开关的第一端与所述能量控制机构连接，所述射频开关的第二端和与所述可调电容器的第一端连接；
所述可调电容器的第二端与所述能量控制机构连接，所述可调电容器的第三端与所述谐振环的一端连接；
所述射频开关的第三端与所述谐振环的另一端连接；
一组所述微带传输模块通过依次连接的多个所述谐振环与另一组所述微带传输模块连接；
所述射频开关用于响应所述电信号并执行合闸操作；
所述可调电容器用于基于接收到所述能量控制机构传输的所述电信号，对所述谐振环的工作频率进行调节；
所述谐振环用于当所述工作频率达到预设频率阈值时，生成磁场能量信号，采用所述磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测，生成谐振频点并通过所述微带传输模块发送至所述上位机。
3.根据权利要求1所述的金属裂纹检测装置，其特征在于，所述上位机，具体用于：
采用预置频点值分别与接收到的各所述谐振频点进行比对；
当任一所述谐振频点小于所述预置频点值时，输出所述待检测金属对应的第一裂纹检测结果；
当各所述谐振频点均大于或等于所述预置频点值时，输出所述待检测金属对应的第二裂纹检测结果。
4.根据权利要求2所述的金属裂纹检测装置，其特征在于，所述能量控制机构包括依次连接的能量获取模块和微控制单元；
所述射频开关的第一端和所述可调电容器的第二端均与所述微控制单元连接；
所述能量获取模块用于获取电磁波能量信号并进行信号转换，生成电信号并传输至所述微控制单元；
所述微控制单元用于将接收到的所述电信号传输至各所述谐振单元组的射频开关和可调电容器。
5.根据权利要求2所述的金属裂纹检测装置，其特征在于，所述微带传输模块包括微带天线和微带传输线；
所述介质基板的两端对称设置有依次连接的所述微带天线和所述微带传输线；
所述微带天线与所述上位机通信连接；
一组所述微带传输线通过依次连接的多个所述谐振环与另一组所述微带传输线连接；
所述微带天线用于获取所述电磁波能量信号并通过所述微带传输线对各所述谐振环供能。
6.一种金属裂纹检测方法，应用于权利要求1至5任一项所述的金属裂纹检测装置，其特征在于，包括：
获取电磁波能量信号并进行信号转换，生成电信号；
基于所述电信号，生成多个磁场能量信号；
采用各所述磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测，输出所述待检测金属对应的裂纹检测结果。
7.根据权利要求6所述的金属裂纹检测方法，其特征在于，所述基于所述电信号，生成多个磁场能量信号的步骤，包括：
基于所述电信号，对各谐振单元组中的谐振环的工作频率进行调节；
当各所述谐振环的工作频率达到预设频率阈值时，生成各所述谐振环对应的磁场能量信号。
8.根据权利要求6所述的金属裂纹检测方法，其特征在于，所述采用各所述磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测，输出所述待检测金属对应的裂纹检测结果的步骤，包括：
采用各所述磁场能量信号对待检测金属进行裂纹检测，生成对应的谐振频点；
采用预置频点值分别与各所述谐振频点进行比对，输出所述待检测金属对应的裂纹检测结果。
9.根据权利要求8所述的金属裂纹检测方法，其特征在于，所述采用预置频点值分别与各所述谐振频点进行比对，输出所述待检测金属对应的裂纹检测结果的步骤，包括：
采用预置频点值分别与各所述谐振频点进行比对；
当任一所述谐振频点小于所述预置频点值时，输出所述待检测金属对应的第一裂纹检测结果；
当各所述谐振频点均大于或等于所述预置频点值时，输出所述待检测金属对应的第二裂纹检测结果。
10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求6-9任一项所述的金属裂纹检测方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311283959.6A CN117169325B (zh) | 2023-10-07 | 2023-10-07 | 一种金属裂纹检测装置、方法及设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311283959.6A CN117169325B (zh) | 2023-10-07 | 2023-10-07 | 一种金属裂纹检测装置、方法及设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117169325A true CN117169325A (zh) | 2023-12-05 |
| CN117169325B CN117169325B (zh) | 2025-04-18 |
Family
ID=88939548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311283959.6A Active CN117169325B (zh) | 2023-10-07 | 2023-10-07 | 一种金属裂纹检测装置、方法及设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117169325B (zh) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010008309A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Shibaura Institute Of Technology | 部分放電測定装置 |
| US20110040498A1 (en) * | 2008-02-15 | 2011-02-17 | Haiying Huang | Passive Wireless Antenna Sensor for Strain, Temperature, Crack and Fatigue Measurement |
| KR20130005571A (ko) * | 2011-07-06 | 2013-01-16 | 엘지전자 주식회사 | 공진 주파수의 조절 기능을 구비한 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치 |
| CN105098381A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-11-25 | 联想(北京)有限公司 | 一种天线装置及电子设备 |
| US20160141882A1 (en) * | 2013-06-19 | 2016-05-19 | Renesas Electronics Corporation | Power transmission device, wireless power feeding system, and control method |
| CN106253494A (zh) * | 2016-08-04 | 2016-12-21 | 中惠创智无线供电技术有限公司 | 一种限幅控制电路、装置及方法 |
| CN112152331A (zh) * | 2020-10-30 | 2020-12-29 | 河北工业大学 | 利用变容管实现频率调谐的无线电能传输装置 |
| CN113037335A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-06-25 | 同济大学 | 无源型无线传感系统及方法 |
| CN115290700A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-11-04 | 广东工业大学 | 一种基于开口谐振器慢波结构的金属裂纹检测装置和方法 |
| CN116683661A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-09-01 | 电子科技大学 | 一种具有接收效率最大化的磁耦合谐振无线电能传输控制方案 |
| CN116772707A (zh) * | 2023-05-25 | 2023-09-19 | 华东理工大学 | 基于非线性谐波检测实现远距离非接触式无源形变检测的传感器系统及其方法 |
-
2023
- 2023-10-07 CN CN202311283959.6A patent/CN117169325B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110040498A1 (en) * | 2008-02-15 | 2011-02-17 | Haiying Huang | Passive Wireless Antenna Sensor for Strain, Temperature, Crack and Fatigue Measurement |
| JP2010008309A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Shibaura Institute Of Technology | 部分放電測定装置 |
| KR20130005571A (ko) * | 2011-07-06 | 2013-01-16 | 엘지전자 주식회사 | 공진 주파수의 조절 기능을 구비한 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치 |
| US20160141882A1 (en) * | 2013-06-19 | 2016-05-19 | Renesas Electronics Corporation | Power transmission device, wireless power feeding system, and control method |
| CN105098381A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-11-25 | 联想(北京)有限公司 | 一种天线装置及电子设备 |
| CN106253494A (zh) * | 2016-08-04 | 2016-12-21 | 中惠创智无线供电技术有限公司 | 一种限幅控制电路、装置及方法 |
| CN112152331A (zh) * | 2020-10-30 | 2020-12-29 | 河北工业大学 | 利用变容管实现频率调谐的无线电能传输装置 |
| CN113037335A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-06-25 | 同济大学 | 无源型无线传感系统及方法 |
| CN115290700A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-11-04 | 广东工业大学 | 一种基于开口谐振器慢波结构的金属裂纹检测装置和方法 |
| CN116772707A (zh) * | 2023-05-25 | 2023-09-19 | 华东理工大学 | 基于非线性谐波检测实现远距离非接触式无源形变检测的传感器系统及其方法 |
| CN116683661A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-09-01 | 电子科技大学 | 一种具有接收效率最大化的磁耦合谐振无线电能传输控制方案 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117169325B (zh) | 2025-04-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8849214B2 (en) | Method and system for point-to-point wireless communications utilizing leaky wave antennas | |
| CN105375994A (zh) | 一种移动终端天线测试的方法及系统 | |
| CN109788112B (zh) | 5g终端抗干扰度测试方法和系统以及设备 | |
| CN102735957B (zh) | 一种基站天线振子的监测方法、系统及集成监测设备 | |
| CN105954601A (zh) | 一种天线耦合测试的装置、系统及方法 | |
| CN105529539B (zh) | 一种天线阵列及移动终端 | |
| CN117169325A (zh) | 一种金属裂纹检测装置、方法及设备 | |
| CN115241651A (zh) | 超表面、数据处理方法、装置、电子设备、介质和产品 | |
| CN203466160U (zh) | 一种超宽带毫米波行波管输能窗 | |
| CN201708229U (zh) | 腔体滤波器及滤波器腔体 | |
| CN202019044U (zh) | 一种孔槽式变耦自均衡功率漏泄同轴电缆 | |
| CN111010247B (zh) | 一种无线电系统电磁干扰测试系统及方法 | |
| CN104796205A (zh) | 天线自检装置 | |
| CN201918353U (zh) | 一种宽带行波管输能窗结构 | |
| CN112165175A (zh) | 一种具有高传输效率的互补型人工阻抗界面电磁波传输线 | |
| CN102970084B (zh) | 用于3g移动通讯终端的测试系统及相应的天线耦合器 | |
| CN110300387B (zh) | 多传感器导轨连接中的高速抗干扰通信系统及其方法 | |
| CN205790358U (zh) | 用于外置式gis局部放电特高频无线传感器的多频微带天线 | |
| US20230081215A1 (en) | Connector and electronic device using the same | |
| CN115799780A (zh) | 一种新型片上编码移相器 | |
| CN103095353A (zh) | 波束赋形和多输入多输出多天线复用的切换系统 | |
| CN205543250U (zh) | 一种天线阵列及移动终端 | |
| CN201898204U (zh) | 一种实现宽带高隔离度的多天线结构 | |
| CN201233954Y (zh) | 移动设备电视内置天线 | |
| CN206251114U (zh) | 一种基于无线技术的1553b总线通信装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |