[发明专利]一种用于碳纤维复合材料损伤检测的高频电磁涡流检测系统

摘要

本发明公开了一种用于碳纤维复合材料损伤检测的高频电磁涡流检测系统，其特征在于，其包括上位机、位移平台、涡流探头、模拟信号处理单元和数字信号处理单元，其中，模拟信号处理单元包括高频正弦信号发生器、功率放大器、信号调理电路、自动平衡电路和正交锁相放大器，数字信号处理单元包括ARM微控制器、模数转换器、SD卡存储和USB传输接口。本发明的高频电磁涡流检测系统可以对碳纤维复合材料的损伤进行实时检测，整个检测系统工作在高频，可高达10MHz，其检测灵敏度高，可对碳纤维复合材料中的微小损伤进行损伤定位，整个检测系统集成程度高，体积小。

主权项

一种用于碳纤维复合材料损伤检测的高频电磁涡流检测系统，其特征在于，其包括上位机、位移平台、涡流探头、模拟信号处理单元和数字信号处理单元，其中，模拟信号处理单元包括高频正弦信号发生器、功率放大器、信号调理电路、自动平衡电路和正交锁相放大器，数字信号处理单元包括ARM微控制器、模数转换器、SD卡存储和USB传输接口，其中，所述的上位机与位移平台通过串口连接，上位机向位移平台发送指令控制位移平台的运动；所述的涡流探头由激励线圈和接收线圈组成；所述的高频正弦信号发生器是基于直接数字合成芯片实现的，数字信号处理单元中的ARM微控制器控制直接数字合成芯片向其写入相应的频率控制字和相位控制字产生指定频率和相位的正弦信号；所述的功率放大器对高频正弦信号发生器产生的高频正弦信号进行功率放大，放大后的高频正弦信号输入激励线圈；激励线圈在高频正弦信号的激励下在待测试样中产生电涡流，接收线圈感应电压或者阻抗的变化来反映被测试样中损伤的位置；所述的信号调理电路对接收线圈的输出信号进行滤波和前置放大，滤波及程控放大电路对接收线圈的输出信号滤除低频噪声信号，同时对接收线圈的微弱输出信号进行程控放大送给锁相放大器，然后输入正交锁相放大器处理；所述的正交锁相放大器用于对接收线圈的输出信号进行相敏检波，从接收线圈的输出信号中提取出微弱损伤信号的幅值和相位信息，并将提取的信号经模数转换单元处理后输入ARM微控制器；所述的自动平衡电路用于对系统进行自动调零，自动平衡电路通过双通道DA转换芯片和正弦信号产生电路产生的两路正交信号进行相乘相加后合成幅值相等而相位相反的信号来抵消不平衡信号；所述的ARM微控制器与上位机进行通讯以及数据传输，并控制直接数字合成芯片产生高频正弦信号、控制数模转换以及SD卡的数据存储；所述的模数转换器在ARM微控制器的作用下对锁相放大电路的输出信号进行数据采集，ARM微控制器再将采集到的信号进行存储和传输；所述的SD卡和ARM微控制器相连，在ARM微控制器的控制下将模数转换单元的处理结果数据进行存储，方便后续数据处理；所述的ARM微控制器通过USB传输接口与上位机，传输指令以及采集到的数据。