CN219871158U - 一种便携式多功能金属检测仪装置 - Google Patents

一种便携式多功能金属检测仪装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种便携式多功能金属检测仪装置,包括:所述ARM处理器模块的输出端连接至所述FPGA模块的输入端,用于控制所述FPGA模块产生频率信号;所述FPGA模块的输出端连接至所述检测线圈,用于形成探测源,所述检测线圈靠近待测金属表面产生感应电流;所述检测线圈的输出端连接至所述FPGA模块的输入端,用于接收到的频率信号后通过所述FPGA模块提取转换处理成信号图谱;所述FPGA模块的输出端连接至所述ARM处理器模块;所述霍尔传感器的输出端连接至所述FPGA模块,所述霍尔传感器将磁场信号转换为电压信号后通过所述FPGA模块提取转换处理;所述FPGA模块的输出端连接至所述ARM处理器模块。可在一台装置上实现涡流探伤、涡流测厚、电导率检测、金属磁记忆检测。

Description

一种便携式多功能金属检测仪装置
技术领域
本实用新型涉及金属检测装置领域,尤其涉及一种便携式多功能金属检测仪装置。
背景技术
现有金属检测装置可以分为涡流探伤装置、涡流测厚装置、电导率检测装置、金属磁记忆检测装置,其中涡流探伤装置用于检测金属裂纹,涡流测厚装置用于各种铁基体(Fe)、非铁磁性金属基体(NFe)上非导电覆盖层的厚度,电导率检测装置用于检测金属的电导率;涡流探伤仪、涡流测厚仪、电导率检测仪其原理都是涡流检测,都是通过分析检测线圈反馈的阻抗变化来实现检测的;磁记忆检测装置适用于检测铁磁性构件(管道、容器、叶轮、轨道交通设备等)和焊缝的质量,还可在实验室研究金属的机械性能,其原理是利用待测金属磁场变化实现检测的。
目前,同时对金属进行多项目检测时,需要携带多种金属检测装置到现在进行检测,同时由于现有金属检测装置需要携带输出显示分析辅助设备,例如笔记本电脑,操作过程中,还需要进行连接计算机进行调试,若同时需要对金属进行多项检测,还需要来回切换每不同的金属检测设备,整体过程繁琐,也无法将最终综合数据进行整合输出,容易出错,且不便于携带。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型的目的在于提出一种便携式多功能金属检测仪器,能够解决上述的问题。
本实用新型提供一种便携式多功能金属检测仪器,包括:ARM处理器模块、FPGA模块、检测线圈、霍尔传感器;
所述ARM处理器模块的输出端连接至所述FPGA模块的输入端,用于控制所述FPGA模块产生频率信号;所述FPGA模块的输出端连接至所述检测线圈,用于形成10Hz-5MHz频率探测源,所述检测线圈靠近待测金属表面产生感应电流;
所述检测线圈的输出端连接至所述FPGA模块的输入端,用于接收到的频率信号后通过所述FPGA模块提取转换处理成信号图谱;所述FPGA模块的输出端连接至所述ARM处理器模块,用于将提取转换后信号转发至所述ARM处理器模块分析记录;
所述霍尔传感器的输出端连接至所述FPGA模块,所述霍尔传感器将磁场信号转换为电压信号后通过所述FPGA模块提取转换处理成信号图谱。
进一步,包括:数模转换模块、功率放大电路;
所述数模转换模块的输入端连接至所述FPGA模块的输出端,用于将所述FPGA模块输出的频率信号转换为模拟信号;所述功率放大电路的输入端连接至所述数模转换模块的输出端,用于放大模拟信号;所述检测线圈的输入端连接至所述功率放大电路的输出端,用于形成10Hz-5MHz频率探测源。
进一步,包括:第一前置放大电路、第一模数转换模块;
所述第一前置放大电路的输入端连接至所述检测线圈的输出端,用于将所述检测线圈的输出信号放大;所述第一模数转换模块的输入端连接所述第一前置放大电路的输出端,所述第一模数转换模块的输出端连接至所述FPGA模块的输入端,用于将放大后的输出信号转换为数字信号,发送给所述FPGA模块提取转换处理成信号图谱。
进一步,包括:第二前置放大电路、第二模数转换模块;
所述第二前置放大电路的输入端连接至所述霍尔传感器的输出端,用于将霍尔传感器输出的电压信号放大;所述第二模数转换模块的输入端连接所述第二前置放大电路的输出端,所述第二模数转换模块的输出端连接至所述FPGA模块的输入端,用于将放大后的电压信号转换为数字信号,发送给所述FPGA模块提取转换处理成信号图谱。
进一步,包括:输入设备和输出设备;
所述输入设备的输入端连接至所述ARM处理器模块,用于选择功能;
所述输出设备的输入端连接至所述ARM处理器模块,用于显示菜单页面以及检测结果。
进一步,所述检测线圈可以为外穿过式线圈、内通式线圈、放置式线圈中任意一种。
本实用新型的有益效果:
一是将涡流探伤、涡流测厚、电导率、金属磁记忆等四种检测集成在一起,通过FPGA模块统一负责信号发生以及信号转换提取处理,简化了整体电路结构,实现整体电路的高度集成,降低整体成本。
二是ARM模块负责输入设备输入和输出设备的人机交互,操作人员可以字节通过输入设备选择检测功能,输出设备可以直接显示出检测结果,无需外接计算机设备,实现整体检测装置的一体化,便于携带。
三是设置了三种检测线圈,可以根据检测位置的不同连接不同类型的检测线圈,实现不同功能检测的切换,提高检测精度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型中的整体装置结构示意图。
图2是本实用新型中的ARM处理器结构示意图。
图3是本实用新型中的功率放大电路图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解,现将实施例结合附图对本实用新型的结构作进一步详细描述。
如图1所示,本实用新型实施例提供一种便携式多功能金属检测仪器,包括:ARM处理器模块、FPGA模块、检测线圈、霍尔传感器;
在本实施例中,如图2所示,ARM处理器模块选用MCIMX6Y2CVM08AB芯片,FPGA模块选用EP4CE10F17C8N芯片,霍尔传感器选用SS495A芯片。
所述ARM处理器模块的输出端连接至所述FPGA模块的输入端,用于控制所述FPGA模块产生频率信号;所述FPGA模块的输出端连接至所述检测线圈,用于形成10Hz-5MHz频率探测源,所述检测线圈靠近待测金属表面产生感应电流;
进一步,包括:数模转换模块、功率放大电路;
所述数模转换模块的输入端连接至所述FPGA模块的输出端,用于将所述FPGA模块输出的频率信号转换为模拟信号;所述功率放大电路的输入端连接至所述数模转换模块的输出端,用于放大模拟信号;所述检测线圈的输入端连接至所述功率放大电路的输出端,用于形成10Hz-5MHz频率探测源。用于涡流探伤、涡流测厚、金属电导率的检测探测源。
在本实施例中,数模转换模块选用AD9708芯片;功率放大电路选用差分放大电路,具体电路如图3所示,差分放大电路有差模和共模两种基本输入信号,由于其电路的对称性,当两输入端所接信号大小相等、极性相反时,称为差模输入信号;当两输入端所接信号大小相等、极性相同时,称为共模信号。通常将要放大的信号作为差模信号进行输入,而将由温度等环境因素对电路产生的影响作为共模信号进行输入,因此最终的目的,是要放大差模信号,抑制共模信号。差分放大电路具有电路对称性的特点,此特点可以起到稳定工作点的作用,被广泛用于直接耦合电路。
所述检测线圈的输出端连接至所述FPGA模块的输入端,用于接收到的频率信号后通过所述FPGA模块提取转换处理成信号图谱;所述FPGA模块的输出端连接至所述ARM处理器模块,用于将提取转换后信号转发至所述ARM处理器模块分析记录;
进一步,包括:第一前置放大电路、第一模数转换模块;
所述第一前置放大电路的输入端连接至所述检测线圈的输出端,用于将所述检测线圈的输出信号放大;所述第一模数转换模块的输入端连接所述第一前置放大电路的输出端,所述第一模数转换模块的输出端连接至所述FPGA模块的输入端,用于将放大后的输出信号转换为数字信号,发送给所述FPGA模块提取转换处理成信号图谱。
在本实施例中,第一前置放大电路可以将微弱信号进行前期放大,提高系统的信噪比(前放紧靠探测器,传输线短,分布电容减小,提高了信噪比),减少外界干扰的相对影响(信号经前放初步放大),合理布局,便于调节与使用(前放为非调节式,主放放大调节倍数、成形常数)。实现阻抗转换和匹配(前放设计为高输入阻抗,低输出阻抗)。本实用新型选用AD8021芯片作为前置放大电路,可以快速高效的进行电压放大。第一模数转换模块可以采用同样的AD9224芯片。AD9224是一款单芯片、12位、40MSPS模数转换器(ADC),采用单电源供电,内置一个片内高性能采样保持放大器和基准电压源。它采用多级差分流水线架构,内置输出纠错逻辑,在40MSPS数据速率时可提供12位精度,并保证在整个工作温度范围内无失码。用于接收和处理涡流探伤、涡流测厚、金属电导率的检测信号。
所述霍尔传感器的输出端连接至所述FPGA模块,所述霍尔传感器将磁场信号转换为电压信号后通过所述FPGA模块提取转换处理成信号图谱;所述FPGA模块的输出端连接至所述ARM处理器模块,用于将提取转换后信号转发至所述ARM处理器模块分析记录。
进一步,包括:第二前置放大电路、第二模数转换模块;
所述第二前置放大电路的输入端连接至所述霍尔传感器的输出端,用于将霍尔传感器输出的电压信号放大;所述第二模数转换模块的输入端连接所述第二前置放大电路的输出端,所述第二模数转换模块的输出端连接至所述FPGA模块的输入端,用于将放大后的电压信号转换为数字信号,发送给所述FPGA模块提取转换处理成信号图谱。
在本实施例中,霍尔传感器可以成比例输出电压,它根据磁场强度的大小而成比例地变化,将磁场变化转变为电压变化,实现对磁场的检测。第二前置放大电路和第一前置放大电路可以采用同样的AD8021芯片。第二模数转换模块和第一模数转换模块可以采用同样的AD9224芯片。用于接收和处理金属磁记忆检测信号。
进一步,包括:输入设备和输出设备;
所述输入设备的输入端连接至所述ARM处理器模块,用于选择功能;
所述输出设备的输入端连接至所述ARM处理器模块,用于显示菜单页面以及检测结果。
在本实施例中,利用ARM处理器模块连接输入设备和输出设备可以实现人机交互,以及输入设备和输出设备的集成,减少携带设备数量;输入设备可以是键盘、触控屏等,输出设备可以是液晶显示屏、触控屏等。通过选择实现功能的切换,每次选择一种功能进行金属检测。
进一步,所述检测线圈可以为外穿过式线圈、内通式线圈、放置式线圈中任意一种。
在本实施例中,检测线圈就是传感器,我们会根据不同的检测工件匹配不同的检测线圈,按检测线圈和工件的相对位置分类有外穿过式线圈、内通式线圈和放置式线圈三类。外穿过式线圈是将工件插入并通过线圈内部进行检测,它可检测管材、棒材、线材等可以从线圈内部通过的导电试件。内通过式线圈,在对管件进行检验时,有时必须把探头放入管子内部,这种插入试件内部进行检测的探头称为内通过式探头,也叫内穿过式线圈,它适用于冷凝器管道(如钛管、铜管等)的在役检测。放置式线圈又称点式线圈或探头,在检测时,将线圈放置于被检测工件表面进行检验,这种线圈体积小,线圈内部一般带有磁芯,因此具有磁场聚焦的性质,灵敏度高,它适用于各种板材、带材和大直径管材、棒材的表面检测,还能对形状复杂的工件某一区域做局部检测。
进一步结合该装置的使用过程对本实用新型作进一步说明。
用户可以选择功能界面进行功能选择,F1常规涡流探伤、F2磁记忆检测、F3金属测厚、F4金属电导率检测。
在常规涡流探伤中,FPGA模块将检测线圈返回的电压信号进行提取转换为时基、阻抗、极坐标、直坐标波形图,当波形图出现峰峰值变化则有可能出现金属损伤,还可以通过FPGA模块提取到电压的频率、增益、相位信息,并通过ARM处理器实现操作界面显示,该转换方式为现有技术,本方案未做计算机程序改进。
在磁记忆检测中,FPGA模块将霍尔传感器返回的电压信号进行提取转换为GT(高斯)数值波形图,当波形图出现峰峰值变化则有可能出现金属损伤,并通过ARM处理器实现操作界面显示,该转换方式为现有技术,本方案未做计算机程序改进。
在金属测厚中,FPGA模块将检测线圈返回的电压信号进行提取转换为金属上非导电覆盖层的厚度数值,单位um,并通过ARM处理器实现操作界面显示,该转换方式为现有技术,本方案未做计算机程序改进。
在金属电导率检测中,FPGA模块将检测线圈返回的电压信号进行提取转换为金属电导率,单位%IACS,并通过ARM处理器实现操作界面显示,该转换方式为现有技术,本方案未做计算机程序改进。
应当注意的是,在权利要求中,不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本实用新型可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中,这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
尽管已描述了本实用新型的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样,倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内,则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

Claims (6)

1.一种便携式多功能金属检测仪装置,其特征在于,包括:ARM处理器模块、FPGA模块、检测线圈、霍尔传感器;
所述ARM处理器模块的输出端连接至所述FPGA模块的输入端,用于控制所述FPGA模块产生频率信号;所述FPGA模块的输出端连接至所述检测线圈,用于形成10Hz-5MHz频率探测源,所述检测线圈靠近待测金属表面产生感应电流;
所述检测线圈的输出端连接至所述FPGA模块的输入端,用于接收到的频率信号后通过所述FPGA模块提取转换处理成信号图谱;所述FPGA模块的输出端连接至所述ARM处理器模块,用于将提取转换后信号转发至所述ARM处理器模块分析记录;
所述霍尔传感器的输出端连接至所述FPGA模块,所述霍尔传感器将磁场信号转换为电压信号后通过所述FPGA模块提取转换处理成信号图谱。
2.如权利要求1所述的便携式多功能金属检测仪装置,其特征在于,包括:数模转换模块、功率放大电路;
所述数模转换模块的输入端连接至所述FPGA模块的输出端,用于将所述FPGA模块输出的频率信号转换为模拟信号;所述功率放大电路的输入端连接至所述数模转换模块的输出端,用于放大模拟信号;所述检测线圈的输入端连接至所述功率放大电路的输出端,用于形成10Hz-5MHz频率探测源。
3.如权利要求1所述的便携式多功能金属检测仪装置,其特征在于,包括:第一前置放大电路、第一模数转换模块;
所述第一前置放大电路的输入端连接至所述检测线圈的输出端,用于将所述检测线圈的输出信号放大;所述第一模数转换模块的输入端连接所述第一前置放大电路的输出端,所述第一模数转换模块的输出端连接至所述FPGA模块的输入端,用于将放大后的输出信号转换为数字信号,发送给所述FPGA模块提取转换处理成信号图谱。
4.如权利要求1所述的便携式多功能金属检测仪装置,其特征在于,包括:第二前置放大电路、第二模数转换模块;
所述第二前置放大电路的输入端连接至所述霍尔传感器的输出端,用于将霍尔传感器输出的电压信号放大;所述第二模数转换模块的输入端连接所述第二前置放大电路的输出端,所述第二模数转换模块的输出端连接至所述FPGA模块的输入端,用于将放大后的电压信号转换为数字信号,发送给所述FPGA模块提取转换处理成信号图谱。
5.如权利要求1所述的便携式多功能金属检测仪装置,其特征在于,包括:输入设备和输出设备;
所述输入设备的输入端连接至所述ARM处理器模块,用于选择功能;
所述输出设备的输入端连接至所述ARM处理器模块,用于显示菜单页面以及检测结果。
6.如权利要求1所述的便携式多功能金属检测仪装置,其特征在于,所述检测线圈可以为外穿过式线圈、内通式线圈、放置式线圈中任意一种。
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