[实用新型]一种智能数字涡流探伤仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种涡流检测装置，特别是涉及一种基于FPGA芯片的全自动化智能数字涡流探伤仪。

背景技术

涡流检测就是采用电磁感应原理，用正弦波电流激励探头线圈，当探头接近金属表面时，线圈周围的交变磁场在金属表面产生感应电流。对于平板金属，感应电流的流向是以线圈同心的圆形，形似漩涡，称为涡流。同时涡流也产生相同频率的磁场，其方向与线圈方向相反。涡流通道的损耗电阻，以及涡流产生的反磁通，又反射到探头线圈，改变了线圈的电流大小及相位，即改变了线圈的阻抗。因此，探头在金属表面移动，遇到缺陷或材质、尺寸等变化时，使得涡流磁场对线圈的反作用不同，引起线圈阻抗变化，通过涡流检测仪器测量出这种变化量就能鉴别金属表面有无缺陷或其他物理性质变化。涡流检测技术属于无损检测技术，适用于金属表面和亚表面的全方位的检测，无需打磨，无需化学试剂，无需清除表面防腐层和污锈。可同时进行裂纹、暗缝、气孔、夹杂、材质分选，渗碳深度和热处理状态评价，以及硬度测量等。已被广泛地应用于各个工业领域，特别是制造业、冶金、航天航空、石油化工、铁路和地铁、军工武器等领域更是如此。

现有涡流检测仪器一般分二种形式：一种是模拟式涡流检测仪，另一种是数字式涡流检测仪。模拟式涡流检测仪一般采用单频或双频检测，检测灵敏度高、操作比较简单，重现性好；但是工作频率比较单一，检测材料范围很窄，体积相对很大，不适合便携式检测，抗干扰能力也不强。数字式涡流检测仪一般采用连续可调的频率，检测材料范围很宽，体积小、轻便，抗干扰能力强；但是由于放大电路和高低通滤波电路要兼顾不同频率的检测，为了提高仪器的信噪比，电路灵敏度不能太高，所以对材料上细小的缺陷很难检测出来。传统的涡流检测仪器在检测领域想要扩展和延伸就需要在电路方面进行改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种智能数字涡流探伤仪，是一种基于FPGA芯片和ARM芯片的智能数字涡流探伤仪，具有抗干扰能力强，检测频率宽(50Hz到10MHz连续可调)，操作方便，高精度、高灵敏度、高信噪比的特点，适用于不同形式的检测需求，实用方便，功能多样。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能数字涡流探伤仪，包括：

一基于FPGA的信号发生模块，用来产生涡流无损检测用的激励信号；

一基于FPGA的信号处理模块，用来对信号发生模块产生的信号进行放大处理输出并加载至检测对象，以及用来对从检测对象所拾取的信号进行信号分离、滤波、消除干扰和分析处理；

一信号采集模块，包括以探头为载体的传感器，用来采集检测对象反馈回来的信号；

一基于ARM的数据通信接口单元；

一主控制模块，用来产生控制信号；

主控制模块、信号发生模块、信号处理模块、信号采集模块分别与数据通信接口单元相连接；主控制模块向信号发生模块和信号处理模块输出控制信号以分别调整信号发生模块的激励信号的参数和信号处理模块的处理参数；信号发生模块产生激励信号并进行数模转换，信号处理模块对激励信号进行放大处理后加载至检测对象；信号采集模块拾取检测对象的反馈信号；信号处理模块对信号采集模块拾取的信号进行信号分离、滤波、消除干扰和分析处理；主控制模块对检测结果进行显示和报警处理。

所述的信号发生模块包括DDS信号发生控制器、DDS信号发生器、无源低通滤波器、数控信号幅度增益单元和单位增益差分放大器；DDS信号发生控制器的输出接至DDS信号发生器的输入，DDS信号发生控制器控制DDS信号发生器产生正弦信号；DDS信号发生器的输出接至单位增益差分放大器的输入，单位增益差分放大器用于将DDS信号发生器产生的两路单极性差分正弦信号转换成一路双极性正弦信号；单位增益差分放大器的输出接至无源低通滤波器的输入；无源低通滤波器的输出接至数控信号幅度增益单元的输入；DDS信号发生控制器的输出接至数控信号幅度增益单元。

所述的信号处理模块包括前置信号处理单元、模数转换单元和X-R正交分解器；前置信号处理单元对传感器信号进行信号分离、滤波、消除干扰及数控幅度调节；前置信号处理单元的输出接模数转换单元的输入，模数转换单元对前置信号处理单元的输出信号进行模数转换处理；模数转换单元的输出接X-R正交分解器的输入，X-R正交分解器对模数转换单元的输出信号进行处理，分别提取出阻抗和电阻两个分量并完成调理后输出。

所述的X-R正交分解器包括四象限模拟乘法器、低通滤波器和增益放大器，四象限模拟乘法器的输出接低通滤波器的输入，低通滤波器的输出接增益放大器的输入。