本发明专利技术涉及一种多通道金属缺陷检测装置的硬件设计，包括步骤：DDS信号发生模块发送DDS信号至数模控制模块中的DAC，由每个涡流信号处理电路中的DA实现数模转化，每个DA输出四组正弦信号；选取相反的两组正弦信号作为激励信号传递至探头，另外两组正弦信号作为参考信号传递至解调模块；反馈信号经过数据缓冲芯片ALVC最终传输到ADC；对ADC得到的多路涡流信号进行解调。本发明专利技术的有益效果是：采用多个检测探头对待检测件中感生出的涡流信号进行检测，可以同时检测多个通道的信号；使用的解调方法有效降低了低频噪声、温漂和失调电流等因素对信号的影响，提升了检测的稳定性；利用FPGA的高速处理能力实现数据采集通道的分时高速切换。换。换。
【技术实现步骤摘要】
一种多通道金属缺陷检测装置的硬件设计
[0001]本专利技术属于金属缺陷检测领域，尤其涉及一种多通道金属缺陷检测装置的硬件设计。
技术介绍
[0002]常规的无损检测方法主要有涡流检测法、磁粉检测法、渗透检测法、超声检测法、射线检测法等。其中，磁粉检测法主要用于检测磁性材料试件的表面缺陷，通过磁化被测试件，使其表面缺陷处的磁力线逸出，从而形成表征试件缺陷的聚集磁痕；渗透检测法适用于非吸收性材料试件的表面缺陷检测，操作步骤繁琐，需要在被测试件表面分别使用特殊的液态染料和显色剂才能对其表面缺陷进行渗透着色；超声检测法可用于各类材料试件的内部缺陷检测，但需要使用耦合试剂，才能得到被测试件内部缺陷的反射信息；射线检测法同超声检测法一样，主要用于内部缺陷的检测，其原理是根据被测试件对射线吸取能力的大小判断缺陷的有无，但该方法污染环境，损害人体健康。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种多通道金属缺陷检测装置的硬件设计。
[0004]这种多通道金属缺陷检测装置的硬件设计，包括实时控制模块、FPGA和涡流信号处理模块；实时控制模块连接用于进行多通道数据采集的FPGA，FPGA中设有DDS信号发生模块、信号解调模块、内存和数模控制模块；数模控制模块内设有分别用于控制模数转换和数模转换的ADC和DAC；
[0005]DDS信号发生模块连接DAC；DAC另一端连接涡流信号处理模块中并联的n条并联的涡流信号处理电路；每条涡流信号处理电路中设有一个检测探头，每条涡流信号处理电路末端接入数据缓冲芯片ALVC；数据缓冲芯片ALVC连接ADC，ADC的另一端连接信号解调模块；
[0006]信号调节模块内依次设有用于将正弦信号转化为同频方波信号的过零比较器、用于将同频方波信号转化为四路脉冲信号的单稳态触发器和四个采样保持器，四个采样保持器分为两组，每组中的两个采样保持器连接至一个减法器。
[0007]作为优选：DAC和探头之间依次设有用于数模转换的DA和用于差动放大与功率放大的PA；探头和数据缓冲芯片ALVC之间依次设有用于将多路信号输出为一路信号的MUX、PA和用于信号放大的PGA和用于模数转换的AD。
[0008]作为优选：每条涡流信号处理电路中还设有电路开关。
[0009]作为优选：实时控制模块包括控制/配置模块、网络/堆栈模块和内存访问控制模块，控制/配置模块连接DDS信号发生模块。
[0010]这种多通道金属缺陷检测装置的硬件设计的使用方法，包括以下步骤：
[0011]S1、打开各涡流信号处理电路中的电路开关，将探头置于待检金属表面；FPGA中的DDS信号发生模块发送DDS信号至数模控制模块中的DAC，DAC将DDS信号分别传递至单个涡
流信号处理电路中，由每个涡流信号处理电路中的DA实现数模转化，每个DA输出四组正弦信号，每组正弦信号的相位差为90
°
；
[0012]S2、涡流信号处理电路中的PA对四组正弦信号中相反的两组进行差动放大和功率放大，得到激励信号，激励信号传递至探头；另外两组正弦信号作为参考信号，传递至解调模块；
[0013]S3、探头接收到刺激信号后，发出反馈信号，同频多组信号经过MUX，并进行滤波稳压处理，再通过PA进行功率放大，放大后的信号经过PGA进行信号放大，通过AD进行模数转换，并经过数据缓冲芯片ALVC，最终将数据传输到数模控制模块中的ADC。
[0014]S4、信息解调模块通过参考信号对ADC得到的多路涡流信号进行解调，通过相敏检波的方式从载波中还原缺陷信号。
[0015]作为优选，步骤S3中：实时控制模块利用FPGA，通过控制涡流信号处理电路中的数据缓冲芯片ALVC切换数据采集通道，使FPGA分时接受来自涡流信号处理模块中不同涡流信号处理电路的信号。
[0016]作为优选，步骤S3中：FPGA的控制引脚连接数据缓冲芯片ALVC的每一个使能脚，并分别命名为CHANNEL1～CHANNELn，数据缓冲芯片ALVC转接的每个解调信号的15组引脚数据公用同一组FPGA上的引脚，FPGA周期性地高速切换数据缓冲芯片ALVC的使能信号CHANNELn，依次获取不同涡流信号处理电路中的信号数据。
[0017]作为优选，步骤S3中：FPGA切换数据缓冲芯片ALVC的使能信号CHANNELn的周期根据上位机处理的速度进行调整。
[0018]作为优选，步骤S4具体为：过零比较器将参考信号转化为四路同频方波信号，再通过单稳态触发器在四路信号的上升沿触发，从而产生脉冲分别位于参考信号0
°
、90
°
、180
°
、270
°
相位处的脉冲信号；设被检信号为将四路脉冲信号作为四个采样保持器的控制端，在脉冲处采样保持器的输出信号将等于该点的输入信号，从而完成了对待检信号在四个固定相位的采集，并得到四个采样保持器的输出结果分别为和最后将以上四个输出结果分为两组，通过减法器运算得到水平相位信号和垂直相位信号即为从载波中还原得到的缺陷信号。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020]1)本专利技术在利用阻抗原理检测金属缺陷的基础上，采用多个检测探头对待检测件中感生出的涡流信号进行检测，可以同时检测多个通道的信号，完成对金属缺陷的快速检测排查。
[0021]2)本专利技术采用过零比较器、单稳态触发器和采样保持器对待检信号在固定相位点进行信号采集，再通过减法器输出垂直相位信号和水平相位信号，有效降低了低频噪声、温漂和失调电流等因素对信号的影响，提升了检测的稳定性。
[0022]3)本专利技术控制FPGA接受来自涡流信号处理模块的多组信号，利用FPGA的高速处理能力实现数据采集通道的分时高速切换，并可以根据上位机的速度调整切换周期，实现多通道信号处理的检测效果。
附图说明
[0023]图1为多通道涡流检测系统整体结构图；
[0024]图2为多通道涡流检测硬件系统架构图；
[0025]图3为涡流信号处理电路的基本构成图；
[0026]图4为解调模块的工作原理图；
[0027]图5为数据采集时序图；
[0028]图6为单个涡流信号处理电路中数模转换芯片的电路原理图；
[0029]图7为单个涡流信号处理电路中实现差动放大和功率放大的电路原理图；
[0030]图8为低压差电压调节器的电路原理图；
[0031]图9为单个涡流信号处理电路中探头反馈信号处理电路的原理图；
[0032]图10为数据缓冲芯片ALVC的引脚连接设计；
[0033]图11为时钟缓冲器的电路原理图；
[0034]图12为FPGA的引脚连接设计。
具体实施方式
[0035]下面结合实施例对本专利技术做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术。应当指出，对于本
的普通人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以对本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多通道金属缺陷检测装置的硬件设计，其特征在于，包括：实时控制模块、FPGA和涡流信号处理模块；实时控制模块连接用于进行多通道数据采集的FPGA，FPGA中设有DDS信号发生模块、信号解调模块、内存和数模控制模块；数模控制模块内设有分别用于控制模数转换和数模转换的ADC和DAC；DDS信号发生模块连接DAC；DAC另一端连接涡流信号处理模块中并联的n条并联的涡流信号处理电路；每条涡流信号处理电路中设有一个检测探头，每条涡流信号处理电路末端接入数据缓冲芯片ALVC；数据缓冲芯片ALVC连接ADC，ADC的另一端连接信号解调模块；信号调节模块内依次设有用于将正弦信号转化为同频方波信号的过零比较器、用于将同频方波信号转化为四路脉冲信号的单稳态触发器和四个采样保持器，四个采样保持器分为两组，每组中的两个采样保持器连接至一个减法器。2.根据权利要求1所述的多通道金属缺陷检测装置的硬件设计，其特征在于：DAC和探头之间依次设有用于数模转换的DA、用于差动放大的芯片和用于功率放大的PA；探头和数据缓冲芯片ALVC之间依次设有用于将多路信号输出为一路信号的MUX、PA和用于信号放大的PGA和用于模数转换的AD。3.根据权利要求2所述的多通道金属缺陷检测装置的硬件设计，其特征在于：每条涡流信号处理电路中还设有电路开关。4.根据权利要求1所述的多通道金属缺陷检测装置的硬件设计，其特征在于：实时控制模块包括控制/配置模块、网络/堆栈模块和内存访问控制模块，控制/配置模块连接DDS信号发生模块。5.如权利要求1所述的多通道金属缺陷检测装置的硬件设计的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、打开各涡流信号处理电路中的电路开关，将探头置于待检金属表面；FPGA中的DDS信号发生模块发送DDS信号至数模控制模块中的DAC，DAC将DDS信号分别传递至单个涡流信号处理电路中，由每个涡流信号处理电路中的DA实现数模转化，每个DA输出四组正弦信号，每组正弦信号的相位差为90
°
；S2、对涡流信号处理电路中DA输出的四组正弦信号中相反的两组进行差动放大和功率放大，得到激励信号，激励信号传递至探头；另外两组正弦信号作为参考信号，传递至解调模块...
【专利技术属性】
技术研发人员：金杰，骆洲，何新有，高峰，韩亮，钟耀毅，陶国强，李炳辰，田好雨，
申请(专利权)人：浙江浙能数字科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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