[发明专利]一种基于电磁感应的金属材料缺陷检测系统

权利要求书

1.一种基于电磁感应的金属材料缺陷检测系统，其特征在于：包括激励电源模块、功率放大模块、检测模块、信号处理模块、A/D转换模块和上位机；

所述激励电源模块包括信号发生电路，所述信号发生电路产生一定频率的正弦交变信号，传送给后续功率放大模块；

所述功率放大模块的输入端与激励电源模块的输出端连接，所述功率放大模块采用功率放大芯片，用于提高信号发生电路产生信号的带载能力，使其可以驱动检测模块；

所述检测模块包括圆形激励线圈、环形磁芯、检测线圈和支架，所述检测线圈与激励线圈平行设置，且检测线圈固定在激励线圈中心，所述激励线圈中插有环形磁芯，所述环形磁芯的下端设置支架，所述激励线圈的输入端与功率放大模块的输出端连接，所述检测线圈的输出端与信号处理模块的输入端连接，所述功率放大模块将放大后的信号直接传输到激励线圈上，驱动激励线圈，所述激励线圈接收到功率放大模块传输来的放大后的正弦信号后，激励线圈会产生交变磁场，并使被测金属材料产生磁场，基于磁场边缘效应，缺陷处对磁场有聚集作用，使检测线圈将感应到的信号发生变化，所述检测线圈把磁场量转化成感应电压信号输出到信号处理模块；

所述信号处理模块包括依次连接的前置放大电路、RC低通滤波电路、二级放大电路和巴特沃斯低通滤波电路，所述巴特沃斯低通滤波电路的输出端与A/D转换模块的输入端连接，来自检测线圈的信号经过前置放大电路放大后，进行滤波，第一个滤波电路采用RC低通滤波器，去除感应信号中的随机噪声和激励信号的高次谐波等高频干扰，一次滤波之后，经过二级放大电路再次放大，之后传输到巴特沃斯低通滤波电路，对信号再次进行滤波，以得到平坦，稳定的感应信号，最后输出到A/D转换模块；

所述A/D转换模块的输出端与上位机的输入端连接，所述A/D转换模块包括数据采集卡，信息处理模块传输来的信号，经过数据采集卡的自动采集变成数字量后送到上位机中进行分析、处理；

所述上位机用于对A/D转换模块传输过来的数字量进行数字滤波，将数据处理成易于识别的有用信号，根据波形和数据特点进行分析，判别出金属材料缺陷的形状类型。

2.根据权利要求1所述的一种基于电磁感应的金属材料缺陷检测系统，其特征在于：上述各个模块的电路在同一点接地，不采用就近相连的方式，避免由于地电流相互影响而产生干扰，减少误差。

3.根据权利要求1所述的一种基于电磁感应的金属材料缺陷检测系统，其特征在于：为获得较大的检测范围和透入深度，激励线圈的尺寸要是缺陷大小的2-4倍，检测线圈的内径略大于被测金属材料表面缺陷，这样拾取的信号会实现较高的空间分辨力和检测速度，操作时使线圈以一定的均匀速度通过缺陷进行数据的采集。

4.根据权利要求1所述的一种基于电磁感应的金属材料缺陷检测系统，其特征在于：所述环形磁芯选择锰锌铁氧体，该材料是一种高稳定性，高功率，高导铁氧体的材料，其磁导率随频率变化特性很稳定，在150Hz以下基本保持不变，是本发明环形磁芯的最佳选择。

5.根据权利要求1所述的一种基于电磁感应的金属材料缺陷检测系统，其特征在于：所述检测线圈获得的信号采用双绞线传输,可有效降低外界信息对信号干扰的程度。

6.根据权利要求1所述的一种基于电磁感应的金属材料缺陷检测系统，其特征在于：为最大限度地提取小信号，所述前置放大电路采用了同相放大电路。