[实用新型]一种基于平面电磁传感器的板材损伤探测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电磁检测技术中电磁层析成像领域，具体涉及一种基于新型电磁探伤成像传感器的板材损伤探测装置及方法。 

技术背景

随着现代工业迅猛发展，工业现场使用金属材质构件的场合越来越多，但由于金属构件加工工艺中造成的金属表面或内部存在的微伤害即影响不大的裂纹等因素，使得在实际工业现场中，外界因素(如腐蚀，强力等)的不断侵袭使得这些原本并不显著的微伤害会出现融合等现象，使得伤害加剧，最终往往会造成更加严重的后果。因此需要对工业现场使用的金属构件进行检测工作，以便及时更新使用构件或结构，避免造成工业事故。 

目前使用的电磁探伤传感结构大多为单一激励单一采集，在使用过程中采样数据过于单一，往往无法全面的对缺陷参数进行有效合理的评定；即使有些传感系统采用多激励多采集模式，但由于传感结构自身的特点，使得采集信号过于微弱，造成了系统整体灵敏度不高的设计缺陷。除此之外由于工业现场使用的金属固件的微结构、导电率、导磁率等因素的干扰，往往会造成对检测结果的误判，使得测试结果不准确。 

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种灵敏度高、可实现低功耗、低成本、快速实时检测、不停机检测的板材损伤探测装置及方法。 

为了实现以上目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的： 

一种基于平面电磁传感器的板材损伤探测装置，包括电磁探伤成像传感器、功率放大电路、信号调理电路、A/D及D/A转换电路、作为控制中心的FPGA控制芯片和上位机，其特征在于， 

所述的电磁探伤成像传感器，是由均匀分布的6个具有差动结构的铁芯传感器组成，6组传感器正好围成一平面的正六边形探测区域， 

每组传感器包括与所围成的平面相互垂直并同轴的一个激励线圈和一个检测线圈，激励线圈位于中间，检测线圈分成匝数相同、绕制方向相反、分别位于激励线圈两侧的两个差动部分，具有消除共模干扰的作用； 

FPGA控制芯片发送的激励信号经过DA转换和功率放大后加载在电磁探伤成像传感器的某一组传感器的激励线圈上，选取其他5组中的一组传感器的检测线圈的感应信号进行检测，感应信号经过信号调理和AD转换后被送入FPGA控制芯片；FPGA控制芯片将采样数据传输至上位机，由上位机根据每轮采样数据，实现板材的损伤探测。 

本实用新型可以对被测金属构件进行有效的信息采集，通过铁芯连接的六个传感器很好的克服了传统平面成像传感器因激励磁场分散性较大、强弱不均而致使剩余检测线圈检测信号较微弱且结果非线性较强的特点。通过依次变换激励和检测传感器组，可以使得每组采集信号在反映相应位置板材损伤上，具有针对性强、检测数据更加准确、充实。此传感结构的实用新型实现了低功耗低成本、灵敏度高、快速实时检测、不停机检测等优点。 

附图说明

图1为本实用新型的基于电磁探伤成像传感器的板材损伤探测装置的系统框图； 

图2为本实用新型的基于新型电磁探伤成像传感器的板材损伤探测装置的传感器结构图，(a)为传感器侧面图；(b)为俯视图。 

图3为本实用新型一种基于新型电磁探伤成像传感器的板材损伤探测装置的差分绕线方式。左侧的引线为检测线圈的引线，右侧的引线为激励线圈的引线。 

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本实用新型做进一步阐述。 

本实用新型提出的电磁探伤成像传感器系统用于金属构件或板材损伤检测领域，可以有效地对被测金属构件的电磁参数信息及状态进行判别，同时参数获取量的增加可以为检测系统成像提供更多的、完整的测试信息。探伤成像系统结构(如图1所示)主要包括：新型的电磁探伤成像传感器1、信号调理电路2、A/D转换电路3、D/A转换电路4、作为控制中心的FPGA芯片5和上位机六部分。 

电磁探伤成像传感器(1)是由均匀分布的6个具有差动结构的铁芯传感器组成(如图2所示)，6组传感器正好围成一平面的正六边形探测区域，区域大小可根据被测对象调整。传感器的绕线方法如图3所示：激励线圈位于中间，检测线圈由同一根导线绕制而成，分成两个部分，两个部分分别位于激励线圈两侧，两者匝数相同但且绕制方向相反，由此实现物理上的差动效果，消除了空场信号波动的影响。 

信号调理电路(2)实现原始激励信号的驱动放大和滤波，以驱动激励线圈。同时，对差动检测线圈上的感应信号进行预处理，提高其传输过程的信噪比。