[发明专利]一种基于伪随机编码的无损检测系统及无损检测方法

说明书

本发明公开一种基于伪随机编码的无损检测系统，包括电源装置、上位机、控制器、电控单元、换能器和信号采集部件，上位机输出伪随机编码序列；控制器将伪随机编码序列解码为脉冲并输出脉冲序列；电控单元接收脉冲序列后输出电压或电流信号给换能器，获得可控的换能器；信号采集部件记录冲击次数和频率并反馈给上位机；上位机进行处理。本发明方案结合伪随机序列编程控制，实现伪随机序列冲击，极大限度地抑制噪声和干扰，确保有效信号的精确识别和提取；通过电子脉冲扫频冲击，叠加单次冲击能量，实现无损检测距离和精度的提高。本发明还公开一种无损检测方法，采用上述基于伪随机编码的无损检测系统，能用于桥梁、混凝土结构无损检测领域。

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，具体涉及一种基于伪随机编码的无损检测系统及无损检测方法。

背景技术

超磁致伸缩换能器是将电磁能转换成机械能或声能的器件，具有高效的机电转换效率。超磁致伸缩换能器作为声波无损检测中的震源，与锤击震源相比，具有重复性好，便于多组信号采集的优势。

与压电换能器相比，激发的超声波能量更高，适合于工程中大体积构件质量的声波无损检测。由于压电陶瓷材料能量密度小，导热能力较差，在连续性、大功率情况下工作时，其内部发热不能及时传递到界外，造成材料易引起退极化和碎裂，也限制了压电超声换能器的应用。

超磁致伸缩材料是一种具有优良性能的新型功能材料，具有输出应变大、能量密度高、机电转换效率高、响应速度快、居里温度高等特点，近年来被广泛应用于制造低频大功率的声学换能器。

现有技术中公开了一些换能器，如下：

发明申请CN109967333A公开一种自由改变声能激发域的磁致伸缩超声换能器，能产生能量更大的超声波，且可以旋转永磁铁的方式来改变静磁场方向，对换能器所产生的的超声波高密度区域进行方位控制。但其所激发超声波信号没有优良的自相关特性，对噪声干扰没有抑制效果。

发明专利CN108568398A公开一种超磁致伸缩超声换能器，采用冷却气体或冷却液对换能器进行冷却，也可在线圈与超磁致伸缩棒之间设置冷却水管或冷却水套，对换能器进行冷却，实现换能器在高速旋转的同时，有效解决换能器的发热问题，控制换能器的温度在很小的范围内波动，使换能器能够稳定工作。该专利主要针对换能器的构造的冷却设计。

发明专利CN101005717B公开一种中心聚焦高功率超声换能器，优点在于可以保证换能器长时间、高功率地工作。但是，该换能器产生的冲击信号缺乏对噪声干扰的抑制作用，在强干扰环境下难以保证有效工作。

还有一些研究通过增加一块特定的导电材料，减小在磁铁中长生的涡流，以削弱在其上产生的声波，减小了噪声的产生，提高回波信号的信噪比，由于会在该材料中产生涡流，这种方法会影响到线圈阻抗。此外，在利用稀土超磁致伸缩换能器对钢绞线多处缺陷的检测中，对钢绞线在不同载荷应力下，使用不同频率的检测信号取得了一定的效果；但并没有实现稀土超磁致伸缩换能器的变频控制。更进一步，在无损检测的应用中，针对检测信号在管道和缆索检测过程中随着检测长度不断衰减的问题，目前还没有很好的解决方案。

因此，开发一种能极大限度地抑制噪声和干扰且能够提高无损检测距离和精度的无损检测系统及无损检测方法具有重要意义。

发明内容

本发明提供一种基于伪随机编码的无损检测系统，具体技术方案如下：

一种基于伪随机编码的无损检测系统，包括电源装置、上位机、控制器、电控单元、换能器和信号采集部件，所述上位机、控制器及电控单元均与所述电源装置电连接；

所述上位机包括利用带线性反馈能生成伪随机编码的位移寄存器；

所述控制器的上行与所述上位机连接，能将上位机产生的伪随机编码解码为脉冲序列；所述控制器的下行与电控单元连接，将脉冲序列以电流信号形式输出到电控单元中的驱动调节模块；