一种钢板形变的磁场检测及成像系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种钢板形变的磁场检测及成像系统，由电源转换模块、信号发生模块、功率放大模块、数据采集模块组成主机；由驱动模块、霍尔元件、磁轭、激励线圈、拓展连接装置组成传感装置；这两者再与数字信号处理与成像模块构成了该系统的整体架构。根据探伤对象通过拓展连接装置确定好传感装置排列方式和个数后，各模块通电，主机给传感装置提供功率放大后的激励源，驱动模块驱动传感装置前进，霍尔元件移动进行扫描，将钢板表面正常和缺陷位置的信号实时传输回主机进行数据采集，将模拟信号转换为数字信号，再传输到数字信号处理与成像模块通过相位和幅值对比算法反馈损伤，大大提高了检测效率，降低了漏检率且反馈信息更加直观且准确。

A magnetic field detection and imaging system for steel plate deformation

【技术实现步骤摘要】
一种钢板形变的磁场检测及成像系统
本技术属于低频漏磁检测领域，尤其涉及一种钢板形变的磁场检测及成像系统。
技术介绍
铁磁性材料因其强度高、塑性好、耐冲击、性能可靠等特点，在石油、化工、电力等领域的承压设备中应用广泛。然而，这些承压设备在长期服役过程中，受外界环境及内部承载介质的综合作用，在承压设备的内外壁容易产生各种损伤,如裂纹、腐蚀等，危害结构的安全运行。据不完全统计，2018年全国发生承压设备事故和相关事故219起，其中锅炉事故8起，压力容器事故9起，气瓶事故5起，压力管道事故1起。造成死亡人数多达224人，受伤68人，经济损失高达400多亿元。因此,对其进行快速的检测和早期诊断意义重大。为了保证承压设备的正常运行，防止恶性事故发生，发展行之有效的铁磁性承压设备的无损检测方法是非常有必要的。对腐蚀等缺陷的检测，现有无损检测方法如射线、超声、磁粉和渗透等在适应现场的高低温环境、设备表面状况等方面都有各自的不足，比如：①需要和金属本体进行良好的耦合，以使超声波能够实现在传感器与金属本体之间的传播和接收；②一般是针对某点壁厚的测量，不适用于大面积的扫查检测，因此检测速度非常缓慢。因此研发一种能对表面要求不高，最好能有一定提离的快捷、轻便，灵敏度相对较高的无损检测方法显得十分必要。低频电磁检测方法是基于涡流或漏磁原理，采用非接触方式检测被检设备的表面和埋藏缺陷，特别是腐蚀等体积性缺陷有较高的检测灵敏度，因此非常适用管道等承压设备的在线检测。目前市面上广泛存在和使用的低频漏磁检测装置普遍存在检测效率低下、漏检率高、环境适应能力差以及成像反馈信息不明确等缺点。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本技术的目的是：提供一种高效率、覆盖率高、复杂环境适应能力强、成像反馈信息丰富全面的磁场检测及成像系统。本技术的技术方案是：所述的一种磁场检测及成像系统，其特征在于：由主机(1)，数字信号处理与成像模块(2)，传感装置组成(3)。其中主机(1)包含电源转换模块(101)，信号发生模块(102)，功率放大模块(103)，数据采集模块(104)；传感装置(3)包含驱动模块(301)，霍尔元件(302)，磁轭(303)，激励线圈(304)，拓展连接装置(305)。电源转换模块(101)将220V交流电分别转换为5V直流电传给传感装置(3)和信号发生模块(102)，转换为15V交流电传给功率放大模块(103)；驱动模块(301)驱动传感装置(3)移动；信号发生模块(102)为STM32F103RCT6单片机控制的两路正弦信号发生器，通过控制PWM的方式产生幅度频率可调的模拟正弦波作为输入端与功率放大模块(103)相连，功率放大模块(103)将正弦信号放大后输入固定于磁轭(303)上的激励线圈(304)作为激励源；数据采集模块(104)由数据采集卡构成，其将霍尔元件(302)感应的模拟信号转换为数字信号传输到数字信号处理与成像模块(2)，霍尔元件(302)为非常适合检测微弱磁场信号的SS94A1霍尔效应传感器,数字信号处理与成像模块(2)由labview开发的程序支持，综合相位比较算法和幅值对比算法精确计算出缺陷的具体位置、形状以及损伤程度，同时进行演算模拟绘制出损伤的三维图，直观显示具体损伤信息。该系统中，功率放大模块(103)的核心芯片为LM3886功放芯片；磁轭(303)为U形磁轭，其两臂分别固定激励线圈(304)；特别的，每个传感装置(3)只带一列驱动轮，并带有拓展连接装置(305)，可根据钢板的尺寸并排连接若干个传感装置(3)进行高效率地毯式检测或者根据钢管尺寸首尾相连若干个传感装置(3)进行360度一次性全面检测，极大地提高了检测效率和降低了漏检率。本技术的有益效果是：该系统的拓展连接装置能够低成本地扩大检测效率，降低漏检率。该系统将相位比较算法和幅值对比算法相结合，提高了探测准确性和可探测深度。该系统的成像概念能够将损伤实况模拟还原，使用户能够直观获取损伤信息该系统的信号频率可调性能够适应厚度不同的各种钢板和钢质管道，更加灵活。附图说明：图1是该钢板形变的磁场检测及成像系统的总体架构示意图；图2是该钢板形变的磁场检测及成像系统的拓展连接装置示意图；图3是该钢板形变的磁场检测及成像系统的成像原理示意图；具体实施方式；以下结合附图具体说明本新型实用的实施方式。图1所示的一种钢板形变的磁场检测及成像系统，由主机(1)，数字信号处理与成像模块(2)，传感装置(3)组成；其中主机(1)包含电源转换模块(101)，信号发生模块(102)，功率放大模块(103)，数据采集模块(104)；传感装置(3)包含驱动模块(301)，霍尔元件(302)，磁轭(303)，激励线圈(304)，拓展连接装置(305)。电源转换模块(101)将220V交流电分别转换为5V直流电传给传感装置(3)和信号发生模块(102)，转换为15V交流电传给功率放大模块(103)；驱动模块(301)驱动传感装置(3)移动；信号发生模块(102)为STM32F103RCT6单片机控制的两路正弦信号发生器，通过控制PWM的方式产生幅度频率可调的模拟正弦波作为输入端与功率放大模块(103)相连，功率放大模块(103)将正弦信号放大后输入固定于磁轭(303)上的激励线圈(304)作为激励源；数据采集模块(104)由数据采集卡构成，其将霍尔元件(302)感应的模拟信号转换为数字信号传输到数字信号处理与成像模块(2)，霍尔元件(302)为非常适合检测微弱磁场信号的SS94A1霍尔效应传感器,数字信号处理与成像模块(2)由labview开发的程序支持，综合相位比较算法和幅值对比算法精确计算出缺陷的具体位置、形状以及损伤程度，同时进行演算模拟绘制出损伤的三维图，直观显示具体损伤信息。该系统中，功率放大模块(103)的核心芯片为LM3886功放芯片；磁轭(303)为U形磁轭，其两臂分别固定激励线圈(304)；特别的，每个传感装置(3)只带一列驱动轮，并带有拓展连接装置(305)，可根据钢板的尺寸并排连接若干个传感装置(3)进行高效率地毯式检测，根据钢管尺寸首尾相连传感装置(3)进行360度一次性全面检测，极大地提高了检测效率和降低了漏检率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢板形变的磁场检测及成像系统，由主机(1)，数字信号处理与成像模块(2)，传感装置(3)组成；其中主机(1)包含电源转换模块(101)，信号发生模块(102)，功率放大模块(103)，数据采集模块(104);传感装置(3)包含驱动模块(301)，霍尔元件(302)，磁轭(303)，激励线圈(304)，拓展连接装置(305)；电源转换模块(101)将220V交流电分别转换为5V直流电传给传感装置(3)和信号发生模块(102)，转换为15V交流电传给功率放大模块(103)；驱动模块(301)驱动传感装置(3)移动，每个传感装置(3)的驱动模块(301)只有一列驱动轮，并带有拓展连接装置(305)，可根据钢板的尺寸并排连接若干个传感装置(3)进行地毯式检测，根据钢管直径首尾相连传感装置(3)进行360度一次性全面检测；信号发生模块(102)为单片机STM32F103RCT6控制的两路正弦信号发生器，通过控制PWM的方式针对探伤深度需求不同的钢板或钢质管道产生幅度频率可调的模拟正弦波作为输入端与功率放大模块(103)相连，功率放大模(103)块将正弦信号放大后输入固定于磁轭(303)上的激励线圈(304)作为激励源，让被检试件能够达到磁饱和，其中磁轭(303)为U形磁轭，其两臂分别固定激励线圈(304)；数据采集模块(104)由一款8路单端直流输入，12位的数据采集卡构成，其每通道最大的采样率可以到5kHz,可以实现连续异步采集，将霍尔元件(302)感应的模拟信号转换为数字信号传输到数字信号处理与成像模块(2)，霍尔元件(302)固定于磁轭(303)的底面几何中心，由非常适合检测微弱磁场信号的SS94A1霍尔效应传感器构成。/n...

【技术特征摘要】
1.一种钢板形变的磁场检测及成像系统，由主机(1)，数字信号处理与成像模块(2)，传感装置(3)组成；其中主机(1)包含电源转换模块(101)，信号发生模块(102)，功率放大模块(103)，数据采集模块(104);传感装置(3)包含驱动模块(301)，霍尔元件(302)，磁轭(303)，激励线圈(304)，拓展连接装置(305)；电源转换模块(101)将220V交流电分别转换为5V直流电传给传感装置(3)和信号发生模块(102)，转换为15V交流电传给功率放大模块(103)；驱动模块(301)驱动传感装置(3)移动，每个传感装置(3)的驱动模块(301)只有一列驱动轮，并带有拓展连接装置(305)，可根据钢板的尺寸并排连接若干个传感装置(3)进行地毯式检测，根据钢管直径首尾相连传感装置(3)进行360度一次性全面...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓彬，沈常宇，徐玮鑫，刘泽旭，李光海，朱周洪，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33