CN203443924U - 一种电磁超声检测成像系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种电磁超声检测成像系统，包括上位机、FPGA电路、机械装置、发射电路、接收电路以及EMAT探头，该EMAT探头在机械装置的带动下而可沿待测试件的表面移动，该机械装置、发射电路、接收电路均设置在EMAT探头与FPGA电路之间，该发射电路接收FPGA电路发出的探测信号而进行脉冲驱动和功率放大后输送至EMAT探头，该接收电路则接收由EMAT探头检测的输出信号而进行消噪滤波和增益放大后输送至FPGA电路，该FPGA电路与上位机通信相连。与现有技术相比，本实用新型能充分利用EMAT探头的特点，并达到自动检测分析的功效。

Description

一种电磁超声检测成像系统
技术领域
本实用新型涉及缺陷检测领域，更具体的说涉及一种电磁超声检测成像系统，其基于EMAT探头而进行，从而具有性能高的特点。
背景技术
当通以高频电流的线圈靠近金属试件时，试件表层会感生高频涡流，若在试件附近再加一个强磁场，上述涡流在磁场作用下会使金属材料中的带电粒子产生高频的力，即罗仑兹力。这个力从实质上说是高频机械振动，故其可在试件中传播，而产生超声波。由于上述过程本身是可逆的，因而从试件边角处或缺陷部位反射回的超声波在外加磁场作用下形成涡流，涡流本身磁场引起线圈两端电压变化，利用这一信号即可实现对缺陷的检测。
EMAT探头，即电磁声换能器，可激发所有超声波波形。与传统超声波技术一样，材料的种类、可能产生的缺陷位置以及缺陷方向将决定声束方向和振动波形的选择。但是，在实际应用中，EMAT 技术较之传统压电超声技术仍具有明显优势以及一系列压电超声所无法取代的特点:
(1)无需任何耦合剂
EMAT的能量转换，是在工件表面的趋肤层内直接进行的；因而可将趋肤层看成是压电晶片，由于趋肤层是工件的表面层，所以EMAT所产生的超声波就不需要任何耦合介质。
(2)可灵活地产生各类波形
EMAT在检测的过程中，在满足一定的激发条件时，会产生表面波、SH波和Lamb波，如改变激励电信号频率使之满足下式要求:
f=nC/2Lsinα(n为任意整数)；式中C—声速，f—电信号频率，L—1/2波长。
声波便以倾斜角α向工件内倾斜幅射(但其幅度也随之下降)，即在其它条件不变的前提下，只要改变电信号频率，就可以改变声的幅射角α，这是EMAT的又一特点。由于这一特点的存在，可以在不变更换能器的情况下，实现波模的自由选择。
(3)对被探工件表面质量要求不高
EMAT不需要与声波在其中传播的材料接触，就可向其发射和接收返回的超声波。因此对被探工件表面不要求特殊清理，较粗糙表面也可直接探伤。
(4)检测速度快
传统的压电超声的检测速度，一般都在10米/分钟左右(国产设备)，而EMAT可达到40米/分钟，甚至更快。
(5)声波传播距离远
EMAT在钢管或钢棒中激发的超声波，可绕工件传播几周甚至十几周，在进行钢管或钢棒的纵向缺陷检测时，探头与工件都不用旋转，使探伤设备的机械结构相对简单。
(6)所用通道与探头的数量少
在实现同样功能的前提下，EMA探伤设备所选用的通道数和探头数都少于压电超声。特别在板材EMA探伤设备上就更为明显，压电超声要进行板面的探伤需要几十个通道及探头，而EMA则只需要四个通道及相应数量的探头就可以了。
(7)发现自然缺陷的能力强
用户反馈回来的信息就足以证明了这种说法的可信度，EMAT对于钢管表面存在的折叠、重皮、孔洞等不易检出的缺陷都能准确发现。
有鉴于此，本发明人深入研究后，得出了一种基于EMAT探头的电磁超声检测成像系统。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种电磁超声检测成像系统，其利用EMAT探头而实现对金属试件内部缺陷的检测，从而能充分利用EMAT探头的各种性能。
为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：
一种电磁超声检测成像系统，其中，包括上位机、FPGA电路、机械装置、发射电路、接收电路以及EMAT探头，该EMAT探头在机械装置的带动下而可沿待测试件的表面移动，该机械装置、发射电路、接收电路均设置在EMAT探头与FPGA电路之间，该发射电路接收FPGA电路发出的探测信号而进行脉冲驱动和功率放大后输送至EMAT探头，该接收电路则接收由EMAT探头检测的输出信号而进行消噪滤波和增益放大后输送至FPGA电路，该FPGA电路与上位机通信相连。
进一步，该FPGA电路与上位机之间通过USB通讯接口通信相连。
进一步，该电磁超声检测成像系统还包括转换开关，该转换开关设置在EMAT探头与发射电路和接收电路之间，以根据当前信号让发射电路或接收电路与EMAT探头相连。
进一步，该发射电路包括驱动电路和功率放大电路，该驱动电路的输入端与FPGA电路相连，该驱动电路的输出端与功率放大电路的输入端相连，该功率放大电路的输出端与EMAT探头相连。
进一步，该接收电路包括首尾相连的滤波电路、放大电路和选频电路，该滤波电路的输入端与EMAT探头相连，该选频电路的输出端与FPGA电路相连。
采用上述结构后，本实用新型涉及的一种电磁超声检测成像系统，该FPGA电路用于实现对机械装置的控制、接收信号的预处理以及上位机数据通信等功能，该机械装置则可以控制EMAT探头进行准确地定位并完成对整个待测试件进行检测，该发射电路和接收电路则用于实现EMAT探头与FPGA电路之间的通信，以实现检测功能的开启以及相应检测数据的回传，该上位机则用于对检测数据进行最终的分析。
与现有技术相比，本实用新型能充分利用EMAT探头的特点，并达到自动检测分析的功效。
附图说明
图1为本实用新型涉及一种电磁超声检测成像系统的结构框图；
图2为图1中发射电路与FPGA电路以及EMAT探头之间的连接关系图；
图3为图1中接收电路与FPGA电路以及EMAT探头之间的连接关系图。
图中：
电磁超声检测成像系统  100
上位机                1         FPGA电路           2
机械装置              3         发射电路            4
驱动电路              41        功率放大电路        42
接收电路              5         滤波电路            51
放大电路              52        选频电路            53
EMAT探头             6          转换开关            7
待测试件              200。
具体实施方式
为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。
如图1所示，本实用新型涉及的一种电磁超声检测成像系统100，包括上位机1、FPGA电路2、机械装置3、发射电路4、接收电路5以及EMAT探头6。
该上位机1具体可以为PC机，其优选通过USB通讯接口而与FPGA电路2通信相连。该EMAT探头6在机械装置3的带动下而可沿待测试件200的表面移动，该机械装置3、发射电路4、接收电路5均设置在EMAT探头6与FPGA电路2之间，该发射电路4接收FPGA电路2发出的探测信号而进行脉冲驱动和功率放大后输送至EMAT探头6，该接收电路5则接收由EMAT探头6检测的输出信号而进行消噪滤波和增益放大后输送至FPGA电路2，该FPGA电路2与上位机1通信相连。
如图1所示，更具体地，该电磁超声检测成像系统100还包括转换开关7，该转换开关7设置在EMAT探头6与发射电路4和接收电路5之间，以根据当前信号让发射电路4或接收电路5与EMAT探头6相连。
如图2所示，作为该发射电路4的一种具体内部结构，该发射电路4包括驱动电路41和功率放大电路42，该驱动电路41的输入端与FPGA电路2相连，该驱动电路41的输出端与功率放大电路42的输入端相连，该功率放大电路42的输出端与EMAT探头6相连。
如图3所示，作为该接收电路5的一种具体内部结构，该接收电路5包括首尾相连的滤波电路51、放大电路52和选频电路53，该滤波电路51的输入端与EMAT探头6相连，该选频电路53的输出端与FPGA电路2相连。
本实用新型涉及的电磁超声检测成像系统100的工作过程为：
在初始状态电机复位到了原点，此时通过USB通讯接口向上位机1请求设置参数，电机将运行至指定位置；接着该FPGA电路2驱动发射电路4，使得EMAT探头6开始工作，在EMAT探头6开始工作后，该FPGA电路2通过接收电路5而接受由EMAT探头6采集的数据，最后再通过FPGA电路2将检测数据发送至上位机1中。
这样，本实用新型中的FPGA电路2可以用于实现对机械装置3的控制、接收信号的预处理以及上位机1数据通信等功能，该机械装置3则可以控制EMAT探头6进行准确地定位并完成对整个待测试件200进行检测，该发射电路4和接收电路5则用于实现EMAT探头6与FPGA电路2之间的通信，以实现检测功能的开启以及相应检测数据的回传，该上位机1则用于对检测数据进行最终的分析。
综上所述，与现有技术相比，本实用新型能充分利用EMAT探头6的特点，并达到自动检测分析的功效。
上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

Claims (5)

1.一种电磁超声检测成像系统，其特征在于，包括上位机、FPGA电路、机械装置、发射电路、接收电路以及EMAT探头，该EMAT探头在机械装置的带动下而可沿待测试件的表面移动，该机械装置、发射电路、接收电路均设置在EMAT探头与FPGA电路之间，该发射电路接收FPGA电路发出的探测信号而进行脉冲驱动和功率放大后输送至EMAT探头，该接收电路则接收由EMAT探头检测的输出信号而进行消噪滤波和增益放大后输送至FPGA电路，该FPGA电路与上位机通信相连。
2.如权利要求1所述的一种电磁超声检测成像系统，其特征在于，该FPGA电路与上位机之间通过USB通讯接口通信相连。
3.如权利要求1所述的一种电磁超声检测成像系统，其特征在于，该电磁超声检测成像系统还包括转换开关，该转换开关设置在EMAT探头与发射电路和接收电路之间，以根据当前信号让发射电路或接收电路与EMAT探头相连。
4.如权利要求1所述的一种电磁超声检测成像系统，其特征在于，该发射电路包括驱动电路和功率放大电路，该驱动电路的输入端与FPGA电路相连，该驱动电路的输出端与功率放大电路的输入端相连，该功率放大电路的输出端与EMAT探头相连。
5.如权利要求1所述的一种电磁超声检测成像系统，其特征在于，该接收电路包括首尾相连的滤波电路、放大电路和选频电路，该滤波电路的输入端与EMAT探头相连，该选频电路的输出端与FPGA电路相连。
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