CN201548522U

CN201548522U - 多频涡流检测仪

Info

Publication number: CN201548522U
Application number: CN2009201812152U
Authority: CN
Inventors: 陈金贵
Original assignee: XIAMEN IDEA ELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: XIAMEN IDEA ELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2009-11-06
Filing date: 2009-11-06
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2019-11-06

Abstract

本实用新型公开一种多频涡流检测仪，包括依序连接的信号发生模块、分离控制模块和处理模块，信号发生模块包含至少两个可产生不同频率的激励信号的信号发生器、一加法电路、一功率放大电路和一检测线圈，信号发生器均连接至加法电路，通过功率放大电路至检测线圈；分离控制模块包括前置放大电路、平衡电路、至少两个带通滤波电路、多路开关和A/D转换电路，前置放大电路的输入端与检测线圈连接，输出端经由平衡电路连接各带通滤波电路，所有带通滤波电路通过多路开关连接A/D转换电路；处理模块包括微处理器、报警模块、显示模块和通讯模块。此种涡流检测仪通过采用施加多频激励信号，可提高检测结果的准确性，对被检测工件作出正确评价。

Description

多频涡流检测仪

技术领域

本实用新型涉及检测装置，特别是指一种可检测金属材料裂纹缺陷的检测仪。

背景技术

对于金属材料或金属工件而言，其内部产生的裂纹缺陷无法使用肉眼看到，常用的方法是利用涡流检测，现有的检测仪可产生单个频率的激励信号到检测线圈上，使被检测工件感应涡流，涡流再反作用于检测线圈，从而改变检测线圈的阻抗，通过测量检测线圈的阻抗，可得知金属工件内部产生裂纹缺陷。

然而，在涡流检测中，被检测工件影响检测线圈的阻抗(或感应电压)的因素很多，如金属工件的材质、缺陷形状、电导率、磁导率，以及在役检测中的工况(如管道的支撑板、飞机铝蒙皮)和检测探头的晃动、提离等，都会对涡流信号产生影响，根据不同的检测任务，这些作用参数有的必须被检测并计算出来，有的则视为干扰信号，必须予以剔除，而现有的检测仪由于仅能产生一个频率的激励信号，无法去除一些外在的干扰信号，因此还有待改进。

有鉴于此，本设计人针对目前检测金属工件内部裂纹缺陷的装置进行研究改进，本案由此产生。

实用新型内容

本实用新型的主要目的，在于提供一种多频涡流检测仪，其通过采用施加多频激励信号，可提高检测结果的准确性，对被检测工件作出正确评价。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种多频涡流检测仪，包括依序连接的信号发生模块、分离控制模块和处理模块，其中信号发生模块包含至少两个可产生不同频率的激励信号的信号发生器、一加法电路、一功率放大电路和一检测线圈，信号发生器的信号输出端均连接至加法电路，经叠加后通过功率放大电路至检测线圈；分离控制模块包括前置放大电路、平衡电路、至少两个带通滤波电路、多路开关和A/D转换电路，前置放大电路的输入端与检测线圈连接，输出端经由平衡电路连接各带通滤波电路，该带通滤波电路的数目与信号发生器的数目一致，且一一对应，所有带通滤波电路的输出端通过多路开关连接A/D转换电路；处理模块包括微处理器、报警模块、显示模块和通讯模块，前述A/D转换电路的输出端连接微处理器的输入端，该微处理器还分别连接报警模块、显示模块和通讯模块。

上述显示模块包含LCD显示电路和LED指示灯。

上述通讯模块包含RS232接口和USB接口。

采用上述方案后，本实用新型通过提供至少两个信号发生器，可同时产生多种交变的激励信号到检测线圈上，采用多频检测技术和多频信号分离技术，能够对缺陷的大小形状得到更多的信息，提高对缺陷的评估，有效解决传统的单频检测仪无法对缺陷准确定位的不足。

附图说明

图1是本实用新型中信号发生模块的结构示意图；

图2是本实用新型中分离控制模块的结构示意图；

图3是本实用新型中处理模块的结构示意图；

图4是本实用新型的工作流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本实用新型的结构及工作原理进行详细说明。

如图1至图3所示，本实用新型提供一种多频涡流检测仪，其包括依序连接的信号发生模块1、分离控制模块2和处理模块3，以下分别进行说明。

首先参考图1所示，信号发生模块1包括至少两个信号发生器11、一加法电路12、一功率放大电路13和一检测线圈14，其中，本实施例中使用两个信号发生器11，可分别产生不同频率的激励信号，从而对裂纹缺陷的大小形状得到更多的信息，提高对缺陷的评估；二信号发生器11的信号输入端均连接至加法电路12，由加法电路12对激励信号进行叠加，再送入功率放大电路13进行功率放大，得到符合标准的交变信号，送入检测线圈14，使得被检测工具感应涡流，而涡流反作用于检测线圈14，从而改变检测线圈14的阻抗。

分离控制模块2包括前置放大电路21、平衡电路22、至少两个带通滤波电路23、多路开关24和A/D转换电路25，可同时参考图2所示，前置放大电路21的输入端与前述检测线圈14连接，对检测线圈14的阻抗信号进行前置放大，然后送入平衡电路22，实现磁场的偏移；在本实施例中，对应前述两个信号发生器11，设有两个带通滤波电路23，仅允许对应频率的信号通过，二带通滤波电路23的输出端均连接至多路开关24，这样，经平衡电路22处理的信号分别流经二带通滤波电路23，可通过多路开关24选择哪一种频率的信号通过；多路开关24的输出端连接A/D转换电路25，经A/D转换后，送入后续的处理模块3。

再请参考图3所示，处理模块3包括微处理器31、报警模块32、显示模块33和通讯模块34，分离控制模块2中的A/D转换电路25的输出端连接微处理器31的I/O输入端，ARM微处理器31接收到数字信号后，进行DSP数据处理，将结果送入显示模块33进行显示，此处显示模块33包含LCD显示电路和LED指示灯，既可由LCD显示电路显示具体的内容，并可利用LED指示灯进行直观的状态指示，满足工作人员的查看需要；当微处理器31发现被检测工件的内部出现裂纹缺陷时，还可控制报警模块32发出报警信号，通知工作人员进行处理；另外，通讯模块34包含RS232接口和USB接口，分别与微处理器31连接，既可实现远程通信连接，更可与计算机等外部设备连接，满足不同情况的需要。

另外，微处理器31还可连接键盘输入模块35，供工作人员调节设定数值等参数，并及时由微处理器31送入显示模块33进行显示。

本实施例工作时，是设定由不同频率所得的信号的实部阻抗Xn和虚部感抗Yn是以n为参数的函数。这些参数代表被检测工件上的不同不连续性信号。

第一步(混频处理)：

对于双频系统，信号表示如下：

X1＝A11*P1+A12*P2

Y1＝A21*P1+A22*P2

X2＝A31*P1+A32*P2

Y2＝A41*P1+A42*P2

其中：

A11，A12代表P1、P2两个频率对应干扰信号的实部阻抗权值。

A21，A22代表P1、P2两个频率对应干扰信号的虚部感抗权值。

点(X1，Y1)代表在两个频率作用下对应干扰信号。

A31，A32代表P1、P2两个频率对应缺陷的实部阻抗权值。

A41，A42代表P1、P2两个频率对应缺陷的虚部感抗权值。

点(X2，Y2)代表在两个频率作用下对应缺陷的信号。

换算：

P1＝C11*X1+C12*Y1+C13*X2+C14*Y2

P2＝C21*X1+C22*Y1+C23*X2+C24*Y2

其中：

C11、C12、C13、C14代表P1频率对应干扰信号+缺陷的实部阻抗权值和。

C21、C22、C23、C24代表P2频率对应干扰信号+缺陷的实部阻抗权值和。

第二步(干扰信号和缺陷的相位旋转到45度)：

Φ1＝arctanY1/X1

Φ2＝arctanY2/X2

K = \sqrt{{X 2}^{2} + {Y 2}^{2}} / \sqrt{{X 1}^{2} + {Y 1}^{2}}

X11＝X1cos(45-Φ1)+Y1sin(45-Φ1)

Y11＝-X1sin(45-Φ1)+Y1cosΦ(45-Φ1)

X21＝X2cos(45-Φ2)+Y2sin(45-Φ2)

Y21＝-X2sin(45-Φ2)+Y2cos(45-Φ2)

第三步(信号分析)：

T1(X1，Y1)→T11(X11，Y11)

T2(X2，Y2)→T22(X21，Y21)

T(X，Y)

我们提出一种简单的利用“阻抗坐标多维映射”变换来实现缺陷定位方法。其原理计算方法所示：

Hx＝(T11-T1)*sin(Φ11-Φ1)*cos(Φ11-Φ1)/K

Hy＝(T22-T2)*sin(Φ21-Φ2)*cos(Φ21-Φ2)/K

K = \sqrt{x^{2} + y^{2}} .

则：

Hx代表实际缺陷的深度(垂直方向)。

Hy代表实际缺陷的宽度(水平方向)。

第四步：

采用“阻抗坐标多维映射”的方法，在有效抑制干扰信号的基础上，又能够对缺陷定量。

综上所述，本实用新型一种多频涡流检测仪，重点在于利用多频涡流检测的基本原理--香农-哈特(Shannon.Hartley)定理：一个信号所传输的信息量同信号的频带宽度以及信噪比的对数成正比，在信息的传输过程中，使用频率的数量越多(即频带)，获取的信息量越大。因此，根据所需检测的作用参数(如缺陷，镀层厚度等)和所要排除的干扰信号(如支撑扳、蒙皮和提离等)，适当选取多个频率组合的电流去激励检测线圈，然后对受作用参数调制的输出信号按多个检测通道加以放大，分别进行解调，并把解调信号的各个分量以指定的方式组合起来.综合分析处理。通过调节信号幅度、相位和波形，可有效消去一些外在不必要的干扰信号，使得检测结果更加精确，提高检测的分辨率与可靠性，对被检测工件作出正确评价。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims

1.一种多频涡流检测仪，其特征在于：包括依序连接的信号发生模块、分离控制模块和处理模块，其中信号发生模块包含至少两个可产生不同频率的激励信号的信号发生器、一加法电路、一功率放大电路和一检测线圈，信号发生器的信号输出端均连接至加法电路，经叠加后通过功率放大电路至检测线圈；分离控制模块包括前置放大电路、平衡电路、至少两个带通滤波电路、多路开关和A/D转换电路，前置放大电路的输入端与检测线圈连接，输出端经由平衡电路连接各带通滤波电路，该带通滤波电路的数目与信号发生器的数目一致，且一一对应，所有带通滤波电路的输出端通过多路开关连接A/D转换电路；处理模块包括微处理器、报警模块、显示模块和通讯模块，前述A/D转换电路的输出端连接微处理器的输入端，该微处理器还分别连接报警模块、显示模块和通讯模块。

2.如权利要求1所述的多频涡流检测仪，其特征在于：所述显示模块包含LCD显示电路和LED指示灯。

3.如权利要求1所述的多频涡流检测仪，其特征在于：所述通讯模块包含RS232接口和USB接口。