CN208818176U - 一种管道壁厚电磁超声检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种管道壁厚电磁超声检测系统，属于管道壁厚电磁超声测量技术领域。其技术方案为：一种管道壁厚电磁超声检测系统，包括PC机，连接在PC机总线接口的USB通信电路，USB通信电路通信接口连接FPGA控制电路的控制端，FPGA控制电路的输出端连接发射控制电路，发射控制电路的输出端连接功放电路，功放电路的输出端连接电磁超声探头，电磁超声探头的输出端连接放大电路，放大电路的模拟量输出端连接数据采集电路，数据采集电路数字输出端连接FPGA控制电路的输入端。本实用新型的有益效果为：本实用新型是非接触检测，不需耦合，可透过一定厚度包覆层；波形形式多样，满足多种检测现场的需求；适合高温检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及管道壁厚电磁超声测量技术领域，尤其涉及一种管道壁厚电磁超声检测系统。
背景技术
剩余壁厚是评价管道等设备安全运行的主要指标之一，现有的超声测厚技术采用压电原理，超声信号由传感器的压电晶片产生，需要耦合后传入试件内部，因此对试件表面要求较高，通常需要打磨防腐层，且打磨出金属光泽，这就增加了设备使用单位的成本与工作量，同时降低了检测效率。
电磁超声（EMAT）是近几年迅速发展的一种新兴无损检测技术，其原理是：脉冲电流在试件表面（趋肤效应）形成的涡流与脉冲磁场，在外加磁场的作用下产生洛仑兹力和磁致伸缩效应，从而形成多种波形的电磁超声，而这两种效应呈现可逆性，即试件底部返回的声压引起质点振动，在磁场作用下引起线圈电压的变化，从而实现试件壁厚的检测。
如何解决上述技术问题为本实用新型面临的课题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种能够用于电磁超声激发和接收的管道壁厚电磁超声检测系统。
本实用新型是通过如下措施实现的：一种管道壁厚电磁超声检测系统，包括PC机，连接在所述PC机总线接口的USB通信电路，其中，所述USB通信电路通信接口连接FPGA控制电路的控制端，所述FPGA控制电路的输出端连接发射控制电路，所述发射控制电路的输出端连接功放电路，所述功放电路的输出端连接电磁超声探头，所述电磁超声探头的输出端连接放大电路，所述放大电路的模拟量输出端连接数据采集电路，所述数据采集电路数字输出端连接所述FPGA控制电路的输入端。
所述PC机，USB通信电路，FPGA控制电路，发射控制电路，功放电路，以及电磁超声探头依次连接构成激励电磁超声探头超声波信号传输通道。
所述电磁超声探头，放大电路，数据采集电路，FPGA控制电路，USB通信电路，以及PC机依次连接构成超声波信号传输通路。
所述功放电路用于产生高频大功率的电流脉冲，激励所述电磁超声探头激发超声波。
所述放大电路用于将所述电磁超声探头接收到的超声波信号进行放大，传输给所述数据采集电路，经过FPGA控制电路和USB通信电路将数据传输到PC机。
所述功放电路用于产生高频大功率的电流脉冲，激励电磁超声探头激发超声波；放大电路用于将电磁超声探头接收到的超声波信号进行放大，然后传输给数据采集电路，最终经过FPGA控制电路和USB通信电路将数据传输到PC机。
所述USB通信电路为USB芯片，其型号为CY7C68013。
所述FPGA控制电路的型号为EP2C8Q208C8。
所述数据采集电路的型号为AD9224采集芯片。
所述功放电路型号采用AD8021。
所述电磁超声探头采用零声ETS-PC-12H K4。
所述发射控制电路采用U2B、U2E中的74HC04作为缓冲、提高驱动带负载能力；通过D3，D4的1N4733稳压管，防止功率侧高压耦合到驱动侧，而烧毁驱动侧；D7、D8的1N4148目的是保证驱动低电平的时候具有较大的电流，以保证驱动具备更快的速度；D12、D13、D14、D15稳压管用于防止过电压烧毁驱动芯片IC2；采用的驱动IC型号是IR2112，MOSFET选用的是irf460，CPLD选用的是EPM7032AETC44-7。
本实用新型在实际使用时：将本实用新型的电磁超声波测厚系统可用在超声波测厚和探伤，当应用于超声波测厚时，将该电磁超声波测厚系统的电磁超声探头在待测试件内激发超声波，超声波在试件中传播，遇到底面时形成反射，电磁超声探头检测出一系列底面回波；当用于超声波探伤时，探伤仪通过该电磁超声波测厚系统的电磁超声探头在待测试件内激发超声波，超声波遇到缺陷及底面时会发生反射，通过对反射回波的处理，便可检测出缺陷的大小和位置。
本实用新型的有益效果为：本实用新型该技术与压电超声相比具有非接触检测，不需耦合，可透过一定厚度包覆层；波形形式多样，满足多种检测现场的需求；适合高温检测；对被探工件表面质量要求不高，较粗糙表面也可直接探伤；通过功放电路产生高频大功率的电流脉冲，激励电磁超声探头激发超声波；放大电路将电磁超声探头接收到的超声波信号进行放大，然后传输给数据采集电路，最终经过FPGA控制电路和USB通信电路将数据传输到PC机，电磁超声换能器是一种非接触型超声波发射接收装置，它具有无需声耦合剂，无需对试件表面进行预处理，便可以方便地激发各种类型超声波的特点，具有广阔的应用前景；能够对管道等设备进行检测的功能。
附图说明
图1 为本实用新型实施例的电原理框图。
图2 为本实用新型实施例中功放电路图。
图3 为本实用新型实施例中发射控制电路图。
图4 为本实用新型测厚的工作示意图。
图5 为本实用新型缺陷检测的工作示意图。
其中，附图标记为：1、PC机；2、USB通信电路；3、FPGA控制电路；4、发射控制电路；5、功放电路；6、接电磁超声探头；7、放大电路；8、数据采集电路。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
参见图1至图5，本实用新型是：一种管道壁厚电磁超声检测系统，包括PC机1，连接在PC机1总线接口的USB通信电路2，其中，USB通信电路2通信接口连接FPGA控制电路3的控制端，FPGA控制电路3的输出端连接发射控制电路4，发射控制电路4的输出端连接功放电路5，功放电路5的输出端连接电磁超声探头6，电磁超声探头6的输出端连接放大电路7，放大电路7的模拟量输出端连接数据采集电路8，数据采集电路8数字输出端连接FPGA控制电路3的输入端。
PC机1，USB通信电路2，FPGA控制电路3，发射控制电路4，功放电路5，以及电磁超声探头6依次连接构成激励电磁超声探头超声波信号传输通道。
电磁超声探头6，放大电路7，数据采集电路8，FPGA控制电路3，USB通信电路2，以及PC机1依次连接构成超声波信号传输通路。
功放电路5用于产生高频大功率的电流脉冲，激励电磁超声探头6激发超声波。
放大电路7用于将电磁超声探头6接收到的超声波信号进行放大，传输给数据采集电路8，经过FPGA控制电路3和USB通信电路2将数据传输到PC机1。
功放电路5用于产生高频大功率的电流脉冲，激励电磁超声探头6激发超声波；放大电路7用于将电磁超声探头6接收到的超声波信号进行放大，然后传输给数据采集电路8，最终经过FPGA控制电路3和USB通信电路2将数据传输到PC机1。
USB通信电路2为USB芯片，其型号为CY7C68013。
FPGA控制电路3的型号为EP2C8Q208C8。
数据采集电路8的型号为AD9224采集芯片。
功放电路5型号采用AD8021。
PC机1为Thinkpad x260。
电磁超声探头6采用零声ETS-PC-12H K4。
发射控制电路4采用U2B、U2E中的74HC04作为缓冲、提高驱动带负载能力；通过D3，D4的1N4733稳压管，防止功率侧高压耦合到驱动侧，而烧毁驱动侧；D7、D8的1N4148目的是保证驱动低电平的时候具有较大的电流，以保证驱动具备更快的速度；D12、D13、D14、D15稳压管用于防止过电压烧毁驱动芯片IC2；采用的驱动IC型号是IR2112，MOSFET选用的是irf460，CPLD选用的是EPM7032AETC44-7。
本实用新型在实际使用时：将本实用新型的电磁超声波测厚系统可用在超声波测厚和探伤，当应用于超声波测厚时，将该电磁超声波测厚系统的电磁超声探头6在待测试件内激发超声波，超声波在试件中传播，遇到底面时形成反射，电磁超声探头6检测出一系列底面回波；当用于超声波探伤时，探伤仪通过该电磁超声波测厚系统的电磁超声探头6在待测试件内激发超声波，超声波遇到缺陷及底面时会发生反射，通过对反射回波的处理，便可检测出缺陷的大小和位置。
本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种管道壁厚电磁超声检测系统，包括PC机（1），连接在所述PC机（1）总线接口的USB通信电路（2），其特征在于，所述USB通信电路（2）通信接口连接FPGA控制电路（3）的控制端，所述FPGA控制电路（3）的输出端连接发射控制电路（4），所述发射控制电路（4）的输出端连接功放电路（5），所述功放电路（5）的输出端连接电磁超声探头（6），所述电磁超声探头（6）的输出端连接放大电路（7），所述放大电路（7）的模拟量输出端连接数据采集电路（8），所述数据采集电路（8）数字输出端连接所述FPGA控制电路（3）的输入端。
2.根据权利要求1所述的管道壁厚电磁超声检测系统，其特征在于，所述PC机（1），USB通信电路（2），FPGA控制电路（3），发射控制电路（4），功放电路（5），以及电磁超声探头（6）依次连接构成激励电磁超声探头超声波信号传输通道。
3.根据权利要求1或2所述的管道壁厚电磁超声检测系统，其特征在于，所述电磁超声探头（6），放大电路（7），数据采集电路（8），FPGA控制电路（3），USB通信电路（2），以及PC机（1）依次连接构成超声波信号传输通路。
4.根据权利要求2所述的管道壁厚电磁超声检测系统，其特征在于，所述功放电路（5）用于产生高频大功率的电流脉冲，激励所述电磁超声探头（6）激发超声波。
5.根据权利要求3所述的管道壁厚电磁超声检测系统，其特征在于，所述放大电路（7）用于将所述电磁超声探头（6）接收到的超声波信号进行放大，传输给所述数据采集电路（8），经过FPGA控制电路（3）和USB通信电路（2）将数据传输到PC机（1）。
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|---|---|---|---|---|
| CN110906888A (zh) * | 2019-12-14 | 2020-03-24 | 中车大连电力牵引研发中心有限公司 | 一种基于LoRa无线通信的管道壁厚度检测系统 |
| CN113311073A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-08-27 | 武汉科技大学 | 一种电磁超声声时测量方法及系统 |
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