一种磁致伸缩导波检测仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种磁致伸缩导波检测仪。本实用新型专利技术包括上位机数据处理系统，嵌入式控制系统和探头部分；嵌入式控制系统中的信号控制与处理模块和上位机数据处理系统连接，探头部分中的线圈适配器与嵌入式控制系统中的功率放大模块和前置放大模块连接，探头部分中的磁致伸缩带材用环氧树脂粘在或机械方式直接耦合在检测管道上并进行磁化，线圈包在磁致伸缩带材的外面与线圈适配器与功率放大模块连接。与传统的检测技术相比，通过时频滤波技术，对检测到的波形进行滤波分析，从而增大信噪比，使缺陷信号更易识别。本实用新型专利技术可对埋于介质（土壤、水泥、岩土等）中的管道构件或架空的钢缆吊杆、钢缆等进行检测，定位缺陷的位置和大小。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种无损检测仪，尤其是涉及对埋于介质中的管道或架空的钢缆吊杆、钢缆等进行检测的一种磁致伸缩导波检测仪。
技术介绍
管道在经济建设和国防工业中的运输作用及其重要，已经成为国民经济的命脉，管道输送效率高运输容量大，易于实现自动化管理；建设一次投资可以长期使用，投资省占地少，运输损耗低，并且不受到地形、地貌和气候条件的影响。然而，工业管道一般都在非常恶劣的条件下工作，由于不可避免的腐蚀、自然作用和人为损坏等因素，管道壁厚减薄与泄漏事故频频发生，不仅给人们的生命、财产成了巨大的威胁，而且还会严重污染环境、影响生态。根据政府有关部门统计，因管道严重腐蚀引起的泄漏事故占事故总量的60 %，但是传统的检测方法需要挖开或拆除保温层、防腐层，因此难以对其进行检测，即使进行检测，其辅助费用(如搭脚手架等)也远远大于其检测本身的费用。磁致伸缩导波检测技术具有单点激励即可实现构件的长距离检测、无需耦合的非接触式检测、在高温腐蚀等恶劣环境下的在线检测与长期状态检测、导波传播方向具有双向性等优点，在工业界得到了广泛的应用。专利号200710053209. 4提出了测定磁致伸缩导波传播距离的方法。专利号200910272923. I提出使用磁致伸缩导波单方向检测方法，通过信号叠加增加信号幅值。该技术在实际检测中需要两个相同的接收传感器进行收发检测，操作复杂，耗费时间，在恶劣环境中对工人身体要求高。上述专利利用磁致伸缩技术进行检测时，需要两个传感器，安装麻烦，如果在恶劣条件下进行实验，难以保证实验能正常进行；同时，以上技术并未进行时频滤波，导致对实验结果的信息获得没有针对性；再则，以上技术并没有对所获得波形进行识别，难以判断在缺陷的位置和大小。
技术实现思路
为了克服
技术介绍
中存在的上述不足，本技术的目的在于提供一种磁致伸缩导波检测仪，通过使用单一探头、时频滤波、波形识别技术进行磁致伸缩导波检测，对管道、金属构件的各种缺陷进行全方位检测，从而快速、准确地检测出管道、金属构件的内部裂纹 和腐蚀等缺陷。本技术采用的技术方案是本技术包括上位机数据处理系统，嵌入式控制系统和探头部分；嵌入式控制系统中的信号控制与处理模块和上位机数据处理系统连接，探头部分中的线圈适配器与嵌入式控制系统中的功率放大模块和前置放大模块连接，探头部分中的磁致伸缩带材用环氧树脂粘在或机械方式直接耦合在检测管道上并进行磁化，线圈包在磁致伸缩带材的外面与线圈适配器与功率放大模块连接。所述的嵌入式控制系统包括由激励信号发生单元、信号时序控制单元和回波信号处理单元组成的信号控制与处理模块，功率放大模块和前置放大模块；信号控制与处理模块中的激励信号发生单元经信号时序控制单元和回波信号处理单元连接后，激励信号发生单元经功率放大模块与探头部分中的线圈适配器连接连接，回波信号经前置放大模块和回波信号处理单元连接。所述的激励信号发生单元包括型号为EP4CE115F29C7N的FPGA、AD9765模块、THS3062模块，接收FPGA传送来的由上位机数据处理系统的设置激励信号并在信号时序控制单元作用下产生两路相位相差1/4周期的激励信号，其输出端与功率放大模块的输入端相连。所述的信号时序控制单元采用FPGA上的信号时序控制单元。所述的回波信号处理单元的两路回波信号的输入端与前置放大模块的输出端连接,经过AD9254模块的处理后由FPGA经过USB数据接口传送到上位机数据处理系统中。所述的前置放大模块有相同的两路，均包括三个AD817放大电路U8、UlO、Ul I和由两个ADA4898组成的带通滤波器，回波信号由SIGIN输入，通过AD817进行三级放大，放大后的信号经过两块ADA4898模块即U2A、U2B组成的带通滤波器，滤波后由输出端O输出，输出端与回波信号处理单元的输入端连接。所述的功率放大模块有相同的两路，激励信号发生单元的输出端与其输入端连接，信号由输入端W输入，首先经过AD817模块即U4电压被放大；AD817模块即U5、U6分别作为同相、反相单位增益放大器，把经过模块U4后放大后的信号转换为一路差分信号输出至LM3886模块即U7、u9，作为差分功率放大级，把U5、U6输出的差分信号功率放大后从输出端LN、LP输出驱动线圈。本技术具有的有益效果是本技术与传统的检测技术相比，通过时频滤波技术，对检测到的波形进行滤波分析，从而增大信噪比，使缺陷信号更易识别。主要具有以下的突出优点(2)检测准确度高，误差能够满足工程要求；(2)检测成本低，探头结构简单、价格低廉，除探头安装区域夕卜，无需挖开或拆除保温层、腐蚀层，免搭脚手架，可进行长期检测，从而大大降低检测成本；(3)应用范围广，适用于各种工业管道、钢索、锚杆等；(4)测量长度远，同一位置单向可检测几十米到上百米距离，双向检测距离更长；(5)缺陷分类详细(6)采用方向控制技术，导波能量只向特定的方向发射，接收特定方向的回波信号，避免了反向回波的干扰。本技术可对埋于介质(土壤、水泥、岩土等)中的管道构件或架空的钢缆吊杆、钢缆等进行检测，定位缺陷的位置和大小。附图说明图I是本技术的系统结构平面示意图。图2是本技术的主机面板示意图。图3是本技术的系统结构原理框图。图4是本技术的导波方向控制原理图。图5是本技术的信号时频分析步骤图。图6是本技术的构件整体示意图。图7是本技术的激励信号发生单元图。图8是本技术的回波信号处理单元图。图9是本技术信号控制与处理模块与上位机连接关系图。图10是本技术的前置放大模块图。图11是本技术的功率放大模块图。图12是滤波后的最终结果图。图中1、工业便携箱，2、主机面板，3、航空插头，4、电源插头，5、蓄电池，6、工作信号灯，7、激励信号发生单元，8、信号时序控制单元，9、回波信号处理单元，10、功率放大模块，11、前置放大模块，12、线圈，13、线圈适配器，14、磁致伸缩带材，15、被测管道，16、上位机数据处理系统，具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术做进一步说明。如图I、图3所示，本技术包括上位机数据处理系统16，嵌入式控制系统和探头部分；嵌入式控制系统中的信号控制与处理模块和上位机数据处理系统16连接，探头部分中的线圈适配器13与嵌入式控制系统中的功率放大模块10和前置放大模块11连接，探头部分中的磁致伸缩带材14用环氧树脂粘在或机械方式直接耦合在检测管道15上并进行磁化，线圈12包在磁致伸缩带材14的外面与线圈适配器13与功率放大模块10连接。所述的上位机数据处理系统是采用Labview编写，通过usb数据接口与嵌入式控制系统连接。构件的几何尺寸、材料特性、所需检测精度，选择合适频率的激励波形，通过设置正弦激励脉冲的幅值、频率、脉冲个数对激励信号发生单元7发出的脉冲进行设置；对采集回来的的回波信号进行波形调整包括计算实际的波速；衰减补偿；幅值百分比调整选取一个已知的信号作为参考信号，一般选用端面信号或者是珐琅信号。如果是端面信号，则设为100%,若为法浪信号,则设为85%,其他信号按照参考信号转化成百分数表不；波形调整完成之后进行波形识别，波形识别分成两步进行第一步是利用幅值进行粗略的判断焊缝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐志峰，骆苏军，魏爱玉，俞哲旦，郑俊翔，杨斌，江亦宁，吴瑶，
申请(专利权)人：杭州浙大精益机电技术工程有限公司，
类型：实用新型
国别省市：