[发明专利]螺栓检测系统及方法

权利要求书

1.一种螺栓检测系统，其特征在于，包括：超声波探头、超声波激励电路、超声波接收电路、现场可编程门阵列和微处理器，所述超声波激励电路和超声波接收电路与所述现场可编程门阵列电连接，所述现场可编程门阵列与所述微处理器电连接；

所述超声波激励电路用于在所述现场可编程门阵列的控制下按设定频率向所述超声波探头发射超声波激励信号，以使所述超声波探头向待检测螺栓发射超声波信号；

所述超声波探头用于在所述超声波激励信号的激励下向待检测螺栓发射超声波信号，以及接收射入所述待检测螺栓后反射回的超声波信号，并将接收到的超声波信号转换为电信号后发送至所述超声波接收电路；

所述超声波接收电路用于将接收到的电信号处理后发送至所述现场可编程门阵列；

所述现场可编程门阵列用于控制所述超声波激励电路按设定频率向所述超声波探头发射超声波激励信号，以及接收所述超声波接收电路发送的超声波信号并进行存储；

所述微处理器用于获取所述现场可编程门阵列存储的超声波信号，去除获取的所述超声波信号中的噪声得到原始超声波信号，计算从所述超声波信号发射波的结束时刻至经所述待检测螺栓产生底波的开始时刻之间超声波信号的总能量，将计算得到的总能量和预设的总能量与螺栓裂纹对应数据进行比对，根据比对结果得到所述待检测螺栓是否存在裂纹，以及在存在裂纹时的裂纹状况。

2.根据权利要求1所述的螺栓检测系统，其特征在于，所述微处理器具体用于，在去除获取的所述超声波信号中的噪声得到原始超声波信号的过程中执行以下步骤：

按设定的小波基对获取的所述超声波信号进行小波分解；

对进行小波分解后的所述超声波信号进行阈值去噪后得到小波系数；

根据所述小波系数对进行小波分解后的所述超声波信号进行小波重构，得到去除噪声后的原始超声波信号。

3.根据权利要求2所述的螺栓检测系统，其特征在于，所述微处理器具体用于，将Sym5作为所述设定的小波基，所述微处理器采用以下公式计算得到小波系数：

其中，W_i，j为各层的小波系数，λ为选取的阈值，为所述各层的小波系数的平均值；

所述微处理器用于根据所述各层的小波系数的平均值对进行小波分解后的所述超声波信号进行小波重构。

4.根据权利要求1所述的螺栓检测系统，其特征在于，所述微处理器具体用于，采用以下公式计算得到总能量：

其中，t1为超声波信号发射波的结束时刻，t2为所发射的超声波信号经所述待检测螺栓产生底波的开始时刻，|A|为所述开始时刻下的声波幅值的绝对值。

5.根据权利要求1所述的螺栓检测系统，其特征在于，预设的总能量与螺栓裂纹对应数据通过以下步骤获得：

预先制造具有同一位置不同裂纹深度以及同一裂纹深度不同位置的多个螺栓；

针对所述多个螺栓中的每个螺栓，分别计算与该螺栓对应的超声波信号的总能量；

根据计算得到的与各螺栓对应的超声波信号的总能量，标定与不同裂纹深度分别对应的总能量数值，从而得到总能量与螺栓裂纹对应数据。

6.根据权利要求1所述的螺栓检测系统，其特征在于，所述微处理器在确定所述待检测螺栓中存在裂纹时，还用于根据以下公式计算得到裂纹的位置：

s＝v×t/2

其中，s为裂纹所在位置距探测面的距离，v为超声波在待检测螺栓中的传播速度，t为所述超声波接收电路接收到裂纹波的时间。

7.根据权利要求1～6任一项所述的螺栓检测系统，其特征在于，所述超声波激励电路包括高压脉冲发射电路，所述超声波探头包括超声波换能器，所述高压脉冲发射电路用于激励所述超声波换能器产生超声波；

所述超声波接收电路包括信号调理电路和A/D转换电路，所述信号调理电路的输出端与所述A/D转换电路连接，所述信号调理电路用于对接收到的电信号限幅、放大和滤波处理后传输至所述A/D转换电路，所述A/D转换电路将接收到的模拟信号转换为数字信号后存储至所述现场可编程门阵列的内部缓存中。