一种基于柔性PCB技术的脉冲涡流无损检测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于柔性PCB技术的脉冲涡流无损检测系统，应用于隔膜泵上，属于测控技术领域。本发明专利技术在隔膜泵的隔膜片上安装柔性PCB电路板，柔性PCB电路板上设置四层检测层，顶层为传感器层，中间两层为传感器终端节点层，底层为激励层。该检测系统通过脉冲信号发生模块产生脉冲宽度调制波形，脉冲宽度调制波形经过功率放大器放大，作用于柔性PCB电路板的激励层，顶层传感器采集次生磁场和原生磁场的合成磁场并转化为电信号，经过信号调理模块后在模数转换模块中进行模数转换。A/D转换模块与控制器连接，控制器通过无线透传模块与上位机连接。本发明专利技术能够在线检测隔膜片的缺陷和损伤情况，简化了隔膜泵到上位机之间的复杂连线。

A pulsed eddy current nondestructive testing system based on flexible PCB Technology

The invention relates to a pulsed eddy current nondestructive testing system based on flexible PCB technology, which is applied to diaphragm pump and belongs to the field of measurement and control technology. The flexible PCB circuit board is installed on diaphragm pump diaphragm, four layers of detection layer are set on the flexible PCB circuit board, the top layer is the sensor layer, the two layer is the sensor terminal node layer, and the bottom is the excitation layer. The detection system generates pulse width modulation waveform through the pulse signal generator module. The pulse width modulation waveform is amplified by power amplifier and acts on the excitation layer of the flexible PCB circuit board. The top layer sensor collects the secondary magnetic field and the synthetic magnetic field of the primary magnetic field and transforms it into the electrical signal. After the signal conditioning module, the module is in the modulus. Modulo conversion is performed in the conversion module. The A/D conversion module is connected with the controller, and the controller is connected with the upper computer through a wireless transmission module. The invention can detect defects and damage of diaphragm plates online, and simplify the complicated connection between the diaphragm pump and the upper computer.

【技术实现步骤摘要】
一种基于柔性PCB技术的脉冲涡流无损检测系统
本专利技术涉及一种基于柔性PCB技术的脉冲涡流无损检测系统，应用于隔膜泵上，属于测控

技术介绍
隔膜泵自从诞生以来就被广泛的应用于输送领域。隔膜泵是往复泵的一种，用弹性薄膜，耐腐蚀弹性金属片将泵分隔成互不相通的两部分，分别是被输送液体和活柱存在的区域。这样，活柱不与输送的液体接触。活柱的往复运动通过同侧的介质传递到隔膜上，使隔膜亦作往复运动，从而实现被输送液体经球形活门吸入和排出。在工业生产中，隔膜泵主要用于输送腐蚀性液体或含有固体悬浮物的液体。它依靠一个隔膜片的来回鼓动而改变工作室容积来吸入和排出液体的。隔膜片是最容易损坏的零部件，它又在隔膜泵工作中起着至关重要的作用。一旦隔膜片损坏没有及时发现将会带来巨大的经济损失，所以对隔膜片的在线监测是必要的，现有技术中没有有效的系统实现对隔膜片的在线监测。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：本专利技术提出一种基于柔性PCB技术的脉冲涡流无损检测系统，目的是解决现有检测技术中存在的问题。利用涡流检测技术，可以通过隔膜片内部磁场的变化分析出隔膜片的缺陷和损伤情况；利用柔性PCB电路板的柔软性特点，可以将阵列探测器PCB板贴附在隔膜泵上，它可以跟随隔膜片的往复运动而运动，只要安装合理它既不会因为隔膜片的大幅度运动而脱落，也不会干扰到隔膜片的正常工作；利用阵列式探测器可以进行多点采集的特点，可以采集到整个隔膜片内部缺陷和损伤情况；利用无线传输技术，能够及时地将采集到的数据传到上位机存储分析显示，并简化了车间到上位机之间的复杂连线，节省了成本。这种检测方式不仅提高了检测效率、节约了成本，还提高了管理效率，给试件的检测带来了极大的便利。其结构紧凑，能够对试件进行无线低功耗在线检测；扩展方便、适用范围广、安全可靠同时还节省人力，并且一旦设备连接成功，其操作方便因而使用性强，推广性强。本专利技术采用的技术方案是：一种基于柔性PCB技术的脉冲涡流无损检测系统，包括阵列式探测器7、脉冲信号发生模块5、信号调理电路8、功率放大器6、模数转换模块9、控制器10、无线透传模块11和上位机12，阵列式探测器7帖敷在隔膜泵的隔膜片上并随隔膜片的往复运动而运动，用于检测隔膜片内部缺陷或损伤数据并将检测到的数据传递给信号调理电路8，信号调理电路8的输出端与模数转换模块9的输入端连接，模数转换模块9的输出端与控制器10输入端连接，控制器10的输出端分别与脉冲信号发生模块5、无线透传模块11的输入端连接，脉冲信号发生模块5的输出端与功率放大器6的输入端连接，功率放大器6的输出端与阵列式探测器7的输入端连接，无线透传模块11的输出端与上位机12连接。具体地，所述的阵列式探测器7包括柔性PCB电路板，柔性PCB电路板的形状与隔膜片的形状相似，柔性PCB电路板上设有四层检测层，顶层为传感层，中间两层为传感器终端节点层，底层为激励层，传感层布满若干个磁传感器，若干个磁传感器呈阵列式分布且紧密排列在柔性PCB板上，在与磁传感器相对应的底层布满铜作为激励层。优选地，所述的磁传感器为线性磁传感器TMR2102，相邻两个磁传感器之间的距离为0.5mm，线性磁传感器TMR2102采集隔膜片表面的次生磁场和原生磁场的合成磁场并转化为电信号。具体地，所述的脉冲信号发生模块5在控制器10的控制下产生PWM波，PWM波经过功率放大器6放大后驱动柔性PCB电路板最下层的激励线圈。具体地，所述的控制器10与无线透传模块11之间通过USART串口通讯，无线透传模块11通过TCP/IP协议与上位机通讯。优选地，所述的模数转换模块9为24位高速A/D转换器，A/D转换器采用ADS1256芯片。优选地，所述的无线透传模块由GU906芯片及其外围电路构成。优选地，所述的信号调理模块8的电路由放大电路、滤波电路和输出端口构成。优选地，所述的功率放大器6采用LM386模块，最大增益为200。优选地，所述的控制器10由stm32f103芯片及其外围电路构成，外围电路包括晶振、复位电路、备用电池、SWD下载电路、FLASH存储器电路和供电电路本专利技术的有益效果：在隔膜泵的隔膜片上安装柔性PCB电路板，使得由柔性PCB电路板构成的阵列式探测器可以帖敷在隔膜片上，随着隔膜片的运动而运动，可以在线实时监测隔膜片上每个点的缺陷和损伤情况；使用无线透传模块传输数据，传输没有距离限制，省去布线的麻烦，易于升级维护；柔性PCB电路板构成的阵列式探测器加上无线透传模块，可以及时有效地远程获取生产车间内隔膜泵上隔膜片的缺陷与损伤情况；不仅节约了成本、避免了有线设备的损坏几率，还提高了管理效率，给生产试件的检测带来了极大的便利，节省了人力成本；体积小，操作方便，推广性较好，具有一定的应用价值。附图说明图1为本专利技术的系统结构图；图2为本专利技术控制器电路图；图3为本专利技术控制器外围电路中晶振电路的电路图；图4为本专利技术控制器中5V供电电路图；图5为本专利技术控制器中3.3V供电电路图图6为本专利技术模拟电路参考电压电路图；图7为本专利技术4.2V供电电路图；图8为本专利技术功率放大器的电路图；图9为本专利技术线性磁传感器TMR的电路图；图10为本专利技术信号调理模块电路图；图11为本专利技术模数转换模块电路图；图12为本专利技术的无线透传模块电路图；图13为本专利技术SIM卡座电路图；图14为本专利技术扩展存储器电路图；图15为本专利技术指示灯电路图；图16为本专利技术脉冲发生模块的电路图；图17为本专利技术柔性PCB电路板结构示意图。图中各标号为：终端节点Ⅰ-3、终端节点Ⅱ-4，阵列式探测器-7、脉冲信号发生模块-5、信号调理电路-8、功率放大器-6、模数转换模块-9、控制器-10、无线透传模块-11、上位机-12。具体实施方式下面结合附图和实施对本专利技术做进一步说明，以方便技术人员理解。实施例1：如图1-17所示，一种基于柔性PCB技术的脉冲涡流无损检测系统，包括阵列式探测器7、脉冲信号发生模块5、信号调理电路8、功率放大器6、模数转换模块9、控制器10、无线透传模块11和上位机12，阵列式探测器7帖敷在隔膜泵的隔膜片上并随隔膜片的往复运动而运动，用于检测隔膜片内部缺陷或损伤数据并将检测到的数据传递给信号调理电路8，信号调理电路8的输出端与模数转换模块9的输入端连接，模数转换模块9的输出端与控制器10输入端连接，控制器10的输出端分别与脉冲信号发生模块5、无线透传模块11的输入端连接，脉冲信号发生模块5的输出端与功率放大器6的输入端连接，功率放大器6的输出端与阵列式探测器7的输入端连接，无线透传模块11的输出端与上位机12连接。进一步地，所述的阵列式探测器7包括柔性PCB电路板，柔性PCB电路板的形状与隔膜片的形状相似，柔性PCB电路板上设有四层检测层，顶层为传感层，中间两层为传感器终端节点层，底层为激励层，传感层布满若干个磁传感器，若干个磁传感器呈阵列式分布且紧密排列在柔性PCB板上，在与磁传感器相对应的底层布满铜作为激励层。进一步地，所述的磁传感器为线性磁传感器TMR2102，相邻两个磁传感器之间的距离为0.5mm，线性磁传感器TMR2102采集隔膜片表面的次生磁场和原生磁场的合成磁场并转化为电信号。在隔膜泵的隔膜片上安装由柔性PCB电路板构成的阵列探测器，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于柔性PCB技术的脉冲涡流无损检测系统，其特征在于：包括阵列式探测器（7）、脉冲信号发生模块（5）、信号调理电路（8）、功率放大器（6）、模数转换模块（9）、控制器（10）、无线透传模块（11）和上位机（12），阵列式探测器（7）帖敷在隔膜泵的隔膜片上并随隔膜片的往复运动而运动，用于检测隔膜片内部缺陷或损伤数据并将检测到的数据传递给信号调理电路（8），信号调理电路（8）的输出端与模数转换模块（9）的输入端连接，模数转换模块（9）的输出端与控制器（10）输入端连接，控制器（10）的输出端分别与脉冲信号发生模块（5）、无线透传模块（11）的输入端连接，脉冲信号发生模块（5）的输出端与功率放大器（6）的输入端连接，功率放大器（6）的输出端与阵列式探测器（7）的输入端连接，无线透传模块（11）的输出端与上位机（12）连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性PCB技术的脉冲涡流无损检测系统，其特征在于：包括阵列式探测器（7）、脉冲信号发生模块（5）、信号调理电路（8）、功率放大器（6）、模数转换模块（9）、控制器（10）、无线透传模块（11）和上位机（12），阵列式探测器（7）帖敷在隔膜泵的隔膜片上并随隔膜片的往复运动而运动，用于检测隔膜片内部缺陷或损伤数据并将检测到的数据传递给信号调理电路（8），信号调理电路（8）的输出端与模数转换模块（9）的输入端连接，模数转换模块（9）的输出端与控制器（10）输入端连接，控制器（10）的输出端分别与脉冲信号发生模块（5）、无线透传模块（11）的输入端连接，脉冲信号发生模块（5）的输出端与功率放大器（6）的输入端连接，功率放大器（6）的输出端与阵列式探测器（7）的输入端连接，无线透传模块（11）的输出端与上位机（12）连接。2.根据权利要求1所述的一种基于柔性PCB技术的脉冲涡流无损检测系统，其特征在于：所述的阵列式探测器（7）包括柔性PCB电路板，柔性PCB电路板的形状与隔膜片的形状相似，柔性PCB电路板上设有四层检测层，顶层为传感层，中间两层为传感器终端节点层，底层为激励层，传感层布满若干个磁传感器，若干个磁传感器呈阵列式分布且紧密排列在柔性PCB板上，在与磁传感器相对应的底层布满铜作为激励层。3.根据权利要求2所述的一种基于柔性PCB技术的脉冲涡流无损检测系统，其特征在于：所述的磁传感器为线性磁传感器TMR2102，相邻两个磁传感器之间的距离为0.5mm，线性磁传感器TMR2102采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴建德，毕野，包俊，叶波，王晓东，黄国勇，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53