一種實時多通道渦流、磁記憶/漏磁檢測裝置的製作方法

2023-04-27 10:49:16 2

專利名稱：一種實時多通道渦流、磁記憶/漏磁檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種無損檢測裝置，特別是涉及一種實時多通道渦流、磁記 憶/漏磁檢測裝置。 背彔技術無損檢測(nondestractive test)簡稱NDT,是不破壞和報傷受檢物體，對它的 性能、質量、有無內部缺陷進行檢測的一種技術，無損檢淵裝置是實現無損檢測 的設備。在現有的無損檢測方法中，常規的主要有射線採傷(RT)方法、超聲檢 測(UT)方法、滲透探查(PT)方法、磁粉檢測(MT)方法、渦流檢測(ET) 方法，當然還有非常規的，如微波檢測方法、電位檢測方法等。渦流檢測是建立 在電磁感應原理基礎之上的一種無損檢淵方法，它適用於導電材料。渦流檢測是 把導體接近通有交流電的線豳，由線翻建立交變磁場，該交變磁場通過導體，並 與之發生電磁感應作用，在導體內建立渦流。導體中的渦流也會產生自己的磁場， 渦流磁場的作用改變了原磁場的強弱，進而導致線圃電壓和阻抗的改變。當導體 表面或近表面出現缺陷時，將影響到渦流的強度和分布，渦流的變化又引起了檢 測線國電壓和阻抗的變化，根據這一變化，就可以間接地知道導體內缺陷的存在。 磁記憶檢測技術(MMT)是近幾十年來才迅速發展起來的一門新的無損檢測技術， 是利用鐵磁性材料的磁彈性和磁機械效應，通過對載荷和地磁場共同作用下產生 的磁記憶現象來確定構件表面或近表面的應力集中部位。磁記憶檢測技術是迄今 為止對金屬部件進行早期診斷唯一可行的檢測方法。鐵磁構件在運行時會受到載 荷和地球磁場的共同作用，在應力和變相集中區的磁籌結構會在一定方向取向， 局部區域產生漏磁場，而且這種磁場是不可逆的，即在外加載荷消失後仍能保持。 磁漏場的這種'不可逆'效應就稱為磁記憶效應。此外，在地球磁場存在的條件 下，金屬構件中的缺陷和夾雜物最集中的地方會出現磁籌釘扎點，並在其表面也
出現磁漏場。通過檢驗這種漏磁場，即可發現微型小缺陷和應力集中區域。這些 無損檢測方法雖然可以針對不同材料性質的構件進行針對不同目的無損檢測，但 是，在現有技術的無損檢測裝置中，針對不同的無損檢測方法，都是分別進行工 作，這就影響了對構件的準確檢測。實用新型內容本實用新型的目的在於克脤現有技術之不足，,一種實時多通道渦流、磁 記憶/漏磁檢測裝置，用以實現對鐵磁性金屬構件(如鐵路機車輪)疲勞裂紋及早 期損傷(應力集中所致)的檢測，具有多功能、多通道、檯蓋面積大、提高缺陷 定位效率的特點。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是 一種實時多通道渦流、磁 記憶/漏磁檢測裝置，至少包括一渦流傳感單元，感應出被測構件的渦流傳感信號； 一第一前置放大單元，將輸入信號進行放大處理；一相敏檢波單元，對輸入信號進行相敏檢波處理，輸出具有X/Y分量的二維 信息的信號；一第一A/D轉換單元，將輸入信號進行模/數轉換； 一磁記憶/漏磁傳感單元，感應出被測構件的磁記憶/漏磁傳感信號； 一第二前置放大單元，將輸入信號進行放大處理； 一濾波處理單元，對輸入信號進行濾波處理； 一第二A/D轉換單元，將輸入信號進行模/數轉換；一計箅機處理系統，對輸入信號進行計算、處理、分析，並輸出顯示/控制信號；一顯示單元，用以顯示圖像或界面； 一鍵盤輸入單元，用以輸入設置信息；渦流傳感單元的輸出接至第一前置放大單元的輸入，前者向後者輸出針對被 瀾構件進行感應的渦流傳感信號；第一前置放大單元的輸出接至相敏檢波單元的
輸入，前者將渦流傳感單元輸給的信號加以放大後輸出給相敏檢波單元；相敏檢 波單元的輸出接至第一 A/D轉換單元的輸入，相敏檢波單元對第一前置放大單元 的輸出信號進行相敏檢波處理,得出具有X/Y分量的二維信息的信號^^給第一 A/D 轉換單元；第一A/D轉換單元的輸出接至計算機處理系統，將渦流傳感單元的感 應信號輸給計算機處理系統加以處理:磁記憶/漏磁傳感單元的輸出接至第二前置 放大單元的輸入，前者向後者輸出針對被測構件進行感應的磁記憶/漏磁傳感信號；第二前置放大單元的輸出接至濾波處理單元的輸入，前者將磁記憶/漏磁傳感 單元輸給的信號加以放大後輸出給濾波處理單元；濾波處理單元的輸出接至第二 A/D轉換單元的輸入，濾波處理單元對第二前置放大單元的輸出信號進行濾波處 理，並輸給第二A/D轉換單元；第二A/D轉換單元的輸出接至計算機處理系統， 將磁記憶/漏磁傳感單元的感應信號輸給計算機處理系統加以處理計算機處理系 統對來自渦流傳感單元和磁記憶/漏磁傳感單元的感應信號分別進行計算、分析， 並將兩種不同的標示缺陷的圖像顯示在同一界面的顯示信號輸出給顯示單元，由 顯示單元予以顯示；鍵盤輸入單元與計算機處理系統相連接。本實用新型的一種實時多通道渦流、磁記憶/漏磁檢測裝置，是將渦流檢測 和磁記憶/漏磁檢測合為一體，即在一個探頭裝置中，同時進行渦流檢測和磁記憶 /漏磁檢測，渦流檢測和磁記憶/漏磁檢測可以設有多個通道，多個通道的檢測情 況可以同時顯示在顯示單元中，渦流檢測和磁記憶/漏磁檢測的感應信號分別通過 各自的通道送給計算機處理系統，由計算機處理系統加以處理。本實用新型的一種實時多通道渦流、磁記憶/漏磁檢測裝置，可以用於對鐵 磁性金屬構件(如鐵路機車輪)疲勞裂紋及早期損傷(應力集中所致)進行檢測, 檢測時，是將裝有渦流傳感單元和磁記憶/漏磁傳感單元的探頭裝置接近鐵磁性金 屬構件。在渦流檢測部分，渦流傳感單元的激勵線國受預置信號的激勵，由線園 建立交變磁場，該交變磁場通過鐵磁性金屬構件，並與之發生電磁感應作用，在 鐵磁性金屬構件內建立渦流；鐵磁性金屬構件中的渦流也會產生自已的磁場，渦 流磁場的作用改變了原磁場的強弱，進而導致渦流傳感單元的檢測線園電壓和阻
抗的改變；當鐵磁性金屬構件表面或近表面出現缺陷(比如裂紋)時，將影響到 渦流的強度和分布，渦流的變化又引起了檢測線圈電壓和阻抗的變化，根椐這一 變化，就可以間接地知道鐵磁性金屬構件的缺陷情況(比如裂紋的位置、深度等)。 在磁記憶/漏磁檢測部分，選擇磁記憶檢測時，是利用交變載荷的作用下，在役鐵 磁性金屬構件的缺陷和夾雜部位，會產生磁疇歸一現象，並在其上出現漏磁場， 在缺陷位置和減內應力相對集中的地方，金屬導磁率最小，其磁場切向分Jt Hp(X) 具有最大值，而法向分量Hp(y)則改變符號，具有零值；對鐵磁性金屬構件表面漏磁場法向分量進行掃描檢測，便可確定應力集中區域，從而間接地判斷該鐵磁 性金屬構件是否存在缺陷。選擇漏磁檢測時，比如採用磁粉檢測，是利用鐵磁性 金屬構件放在磁場中就會被磁化，如果構件表層存在缺陷，例如裂縫、夾雜物等， 磁力線只能繞過缺陷，形成局部磁極，亦形成所謂的漏磁場，如果在構件表面撒 上導磁性良好的磁粉，它就會受局部磁極的吸引而堆積，於是顯出了缺陷的位置 和形狀。其實，磁記憶檢測也是基於鐵礒體的磁彈性效應，並可看為是漏磁檢驗 的一種特殊形式。其特殊之處在於它是利用地磁場作為磁化場，而不是利用認為 外加的磁化場。本實用新型的有益效果是，由於採用了至少一渦流傳感單元、 一第一前置放大單元、 一相敏檢波單元、 一第一A/D轉換單元、 一磁記憶/漏磁傳感單元、 一第 二前置放大單元、 一濾波處理單元、 一第二A/D轉換單元、 一計算機處理系統、 一顯示單元、 一鍵盤輸入單元來構成實時多通道渦流、磁記憶/漏磁檢測裝置，且 渦流傳感單元的輸出接至第一前置放大單元的輸入，第一前置放大單元的輸出接 至相敏檢波單元的輸入，相敏檢波單元的輸出接至第一A/D轉換單元的輸入，第 一 A/D轉換單元的輸出接至計算機處理系統,磁記憶/漏磁傳感單元的輸出接至第 二前置放大單元的輸入，第二前置放大單元的輸出接至濾波處理單元的輸入，濾 波處理單元的輸出接至第二 A/D轉換單元的輸入，第二 A/D轉換單元的輸出接至 計算機處理系統,計算機處理系統對來自渦流傳感單元和磁記憶/漏磁傳感單元的 感應信號分別進行計算、分析，並將兩種不同的標示缺陷的圖像顯示在同一界面
的顯示信號輸出給顯示單元，由顯示單元予以顯示。即在一個^頭裝置中，同時 進行渦流檢測和磁記憶/漏磁檢淵，而且渦流檢測和磁記憶/漏^i檢測可以設有多 個通道，多個通道的檢測情況可以同時顯示在顯示單元中，使得本實用新型的檢 測裝置可用以實現對鐵磁性金屬構件(如鐵路機車輪)疲勞裂紋及早期損傷(應 力集中所致)的檢測，並具有多功能、多通道、覆蓋面積大、提高缺陷定位效率 的特點。
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步詳細說明；但本實用新型釣一 種實時多通道渦流、磁記憶/漏磁檢瀾裝置不局限於實施例。

圖l是本實用新型的原理框圖。
具體實施方式
參見附圖所示，本實用新型的一種實時多通道渦流、磁記fi/漏磁檢翻裝置， 是用於對鐵磁性金屬構件(如鐵路機車輪)疲勞裂紋及早期損傷(應力集中所致) 進行檢測，該檢測裝置至少包括一渦流傳感單元ll,感應出被瀾構件的渦流傳感信號一第一前置放大單元12,將輸入信號進行放大處理；一相敏檢波單元13,對輸入信號進行相敏檢波處理，輸出具有X/Y分量的二維信息的信號；一第一 A/D轉換單元14,將輸入信號進行模/數轉換； 一磁記憶傳感單元21,感應出被測構件的磁記憶傳感信號； 一第二前置放大單元22，將輸入信號進行放大處理； —濾波處理單元23,對輸入信號進行濾波處理； 一第二A/D轉換單元24，將輸入信號進行模/數轉換； 一計算機處理系統3,對輸入信號進行計算、處理、分析，並輸出顯示/控制信號；一顯示單元4，用以顯示圖像或界面；
一鍵盤輸入單元5，用以輸入設置信息；渦流傳感單元11的輸出接至第一前置放大單元12的輸入，前者向後##出 針對被測構件進行感應的渦流傳感信號:第一前置放大單元12的輸出接至,檢 波單元13的輸入，前者將渦流傳感單元輸給的信號加以放大後輸出給相敏檢波單 元13:相敏檢波單元13的輸出接至第一 A/D轉換單元14的輸入，相敏檢波單元 13對第一前置放大單元12的輸出信號進行相敏檢波處理，得出具有X/Y分量的 二維信息的信號輸給第一 A/D轉換單元14;第一 A/D轉換單元14的輸出接至計 算機處理系統3，將渦流傳感單元的感應信號輸給計算機處理系統加以處理；磁 記憶傳感單元21的輸出接至第二前置放大單元22的輸入，前者向後者輸出針對 被測構件進行感應的磁記憶傳感信號；第二前至放大單元22的輸出接至濾波處理 單元23的輸入，前者將磁記憶傳感單元21輸給的信號加以放大後輸出給iS波處 理單元23;濾波處理單元23的輸出接至第二 A/D轉換單元24的輸入，濾波處理 單元23對第二前置放大單元22的輸出信號進行濾波處理，並輸給第二 A/D轉換 單元24;第二A/D轉換單元24的輸出接至計算機處理系統3，將磁記憶傳g^元 的感應信號輸給計算機處理系統加以處理；計算機處理系統3對來自禍流傳感單 元11和磁記憶傳感單元21的感應信號分別進行計算、分析，並將兩種不同的標 示缺陷的圖像顯示在同一界面的顯示信號輸出給顯示單元4,由顯示單元4予以 顯示；鍵盤輸入單元5與計算機處理系統3相連接。本實用新型的一種實時多通道渦流、磁記憶/漏磁檢激裝置，其中的磁記憶 檢測部分，也可以選擇漏磁檢測，比如釆用磁粉檢測，則是利用鐵磁性金屬構件 放在磁場中就會被磁化，如果構件表層存在缺陷，例如裂縫、夾雜物等，磁力線 只能繞過缺陷，形成局部磁極，亦形成所謂的漏磁場，如果在構件表面擻上導磁 性良好的磁粉，它就會受局部磁極的吸引而堆積，於是顯出了缺陷的位置和形狀。 其實，磁記憶檢測也是基於鐵磁體的磁彈性效應，並可看為是IWI檢驗的一種特 殊形式。其特殊之處在於它是利用地磁場作為磁化場，而不是利用認為外加的磁 化場。9
本實用新型的一種實時多通道渦流、磁記憶/漏磁檢自置，是將渦流檢測 和磁記憶/漏磁檢測合為一體，即在一個探頭裝置中，同時進行渦流檢測和磁記憶 /漏磁檢測，渦流檢測和磁記憶/漏磁檢獮可以設有多個通道，多個通道的檢測情 況可以同時顯示在顯示單元中，渦流檢測和磁記憶/漏磁檢測的感應信號分別通過 各自的通道送給計算機處理系統，由計算機處理系統加以處理。本實用新型的一種實時多通道渦流、磁記憶/漏磁檢測裝置，用於對鐵雄性 金屬構件(如鐵路機車輪)疲勞裂紋及早期損傷(應力集中所致)進行檢測，檢測時，是將裝有渦流傳感單元11和磁記憶/漏磁傳感單元21的探頭裝置接近鐵磁 性金屬構件。在渦流檢測部分，渦流傳感單元的激勵線園受預置信號的激勵，由 線圈建立交變磁場，該交變磁場通過鐵磁性金屬構件，並與之發生電磁感應作用， 在鐵磁性金屬構件內建立渦流；鐵磁性金屬構件中的渦流也會產生自已的磁場， 渦流磁場的作用改變了原磁場的強弱，進而導致渦流傳感單元的檢測線讕電壓和 阻抗的改變；當鐵磁性金屬構件表面或近表面出現缺陷(比如裂紋)時，將影響 到渦流的強度和分布，渦流的變化又引起了檢測線圏電壓和阻抗的變化，根椐這 一變化，就可以間接地知道鐵磁性金屬構件的缺陷情況(比如裂紋的位置、深度 等)。在磁記憶檢測部分，是利用交變載荷的作用下，在役鐵磁性金屬構件的缺陷 和夾雜部位，會產生磁疇歸一現象，並在其上出現漏磁場，在缺陷位置和/或內應 力相對集中的地方，金屬導磁率最小，其磁場切向分量Hp(x)具有最大值，而法 向分量Hp(y)則改變符號，具有零值；對鐵磁性金屬構件表面漏磁場法向分量進 行掃描檢測，便可確定應力集中區域，從而間接地判斷該鐵磁性金屬構件是否存 在缺陷。本實用新型的一種實時多mm渦流、磁記憶/漏磁檢淋裝置，計算機處理系統3包括有CPU晶片、FPGA晶片和DSP晶片。CPU即中央處理器，是英文Central Processing Unit的縮寫，是整個系統的核心，也是整個系統最高的執行單位，它 負責整個系統指令的執行，數學與邏輯的運算，數據的存儲與傳送，以及對內對 外輸入與輸出的控制，所以，CPU主要包含運算器、控制器及存儲器。FPGA芯 片(現場可編程門陣列)是專用集成電路(ASIC)中集成度最高的一種，用戶可 對FPGA內部的邏輯模塊和l/0模塊重新配置，以實現用戶的邏輯，因而也被用 於對CPU的模擬，用戶對FPGA的編程數據放在Flash晶片中，通過上電加載 到FPGA中，對其進行初始化。也可在線對其編程，實現系統在線重構。DSP芯 片，也稱數位訊號處理器，是一種具有特殊結構的微處理器。DSP晶片的內部採 用程序和數據分開的哈佛結構，具有專門的硬體乘法器，廣泛採用流水線操作， 提供特殊的DSP指令，可以用來快速地實現各種數位訊號處理算法。根據數字 信號處理的要求，DSP晶片一般具有如下的一些主要特點(1) 在一個指令周期內可完成一次乘法和一次加法。(2) 程序和數據空間分開，可以同時訪問指令和數據。(3) 片內具有快速RAM,通常可通過獨立的數據總線在兩塊中同時訪問。(4) 具有低開銷或無開銷循環及跳轉的硬體支持。(5) 快速的中斷處理和硬體l/0支持。(6) 具有在單周期內操作的多個硬體地址產生器。(7) 可以並行執行多個操作。(8) 支持流水線操作，使取指、解碼和執行等操作可以重疊執行。 本實用新型的一種實時多通道渦流、磁記憶/漏磁檢測裝置，採用相敏檢波單元13對渦流傳感單元11接收的回波進行相敏檢波濾波處理，相敏檢波是一種 從相位信號獲取幅度信號的方法，它通常由一個參考信號(與輸入信號同頻)與 輸入信號作用，從而產生極性可正可負的幅度信號輸出，通過監測所得信號的相 位變化來變成調頻調角波，進而簡化解調的難度。相敏檢波的原理是，如果控制 信號和輸入信號相位差在0到90度之間，輸出從最大逐漸減小到零，因此，選擇 控制信號和幹擾信號相位差90度進行檢波，就能在輸出信號中消除幹擾信號而保 留有用信號(因為有用信號和幹擾信號之間存在相位差)。上述實施例僅用來進一步說明本實用新型的一種實時多通道渦流、磁記憶/ 漏磁檢測裝置，但本實用新型並不局限於實施例，凡是依據本實用新型的技術實
質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本實用新型技術 方案的保護範圍內。
權利要求1.一種實時多通道渦流、磁記憶/漏磁檢測裝置，其特徵在於至少包括一渦流傳感單元，感應出被測構件的渦流傳感信號；一第一前置放大單元，將輸入信號進行放大處理；一相敏檢波單元，對輸入信號進行相敏檢波處理，輸出具有X/Y分量的二維信息的信號；一第一A/D轉換單元，將輸入信號進行模/數轉換；一磁記憶/漏磁傳感單元，感應出被測構件的磁記憶/漏磁傳感信號；一第二前置放大單元，將輸入信號進行放大處理；一濾波處理單元，對輸入信號進行濾波處理；一第二A/D轉換單元，將輸入信號進行模/數轉換；一計算機處理系統，對輸入信號進行計算、處理、分析，並輸出顯示/控制信號；一顯示單元，用以顯示圖像或界面；一鍵盤輸入單元，用以輸入設置信息；渦流傳感單元的輸出接至第一前置放大單元的輸入，前者向後者輸出針對被測構件進行感應的渦流傳感信號；第一前置放大單元的輸出接至相敏檢波單元的輸入，前者將渦流傳感單元輸給的信號加以放大後輸出給相敏檢波單元；相敏檢波單元的輸出接至第一A/D轉換單元的輸入，相敏檢波單元對第一前置放大單元的輸出信號進行相敏檢波處理，得出具有X/Y分量的二維信息的信號輸給第一A/D轉換單元；第一A/D轉換單元的輸出接至計算機處理系統，將渦流傳感單元的感應信號輸給計算機處理系統加以處理；磁記憶/漏磁傳感單元的輸出接至第二前置放大單元的輸入，前者向後者輸出針對被測構件進行感應的磁記憶/漏磁傳感信號；第二前置放大單元的輸出接至濾波處理單元的輸入，前者將磁記憶/漏磁傳感單元輸給的信號加以放大後輸出給濾波處理單元；濾波處理單元的輸出接至第二A/D轉換單元的輸入，濾波處理單元對第二前置放大單元的輸出信號進行濾波處理，並輸給第二A/D轉換單元；第二A/D轉換單元的輸出接至計算機處理系統，將磁記憶/漏磁傳感單元的感應信號輸給計算機處理系統加以處理；計算機處理系統對來自渦流傳感單元和磁記憶/漏磁傳感單元的感應信號分別進行計算、分析，並將兩種不同的標示缺陷的圖像顯示在同一界面的顯示信號輸出給顯示單元，由顯示單元予以顯示；鍵盤輸入單元與計算機處理系統相連接。
專利摘要本實用新型公開了一種實時多通道渦流、磁記憶/漏磁檢測裝置，其至少包括依序相連接的渦流傳感單元、第一前置放大單元、相敏檢波單元、第一A/D轉換單元，和依序相連接的磁記憶/漏磁傳感單元、第二前置放大單元、濾波處理單元、第二A/D轉換單元，第一A/D轉換單元、第二A/D轉換單元的輸出分別接至計算機處理系統，由計算機處理系統對來自渦流傳感單元和磁記憶/漏磁傳感單元的感應信號分別進行計算、分析，並將兩種不同的標示缺陷的圖像顯示在同一界面的顯示信號輸出給顯示單元，由顯示單元予以顯示。採用該結構後，可用以實現對鐵磁性金屬構件(如鐵路機車輪)疲勞裂紋及早期損傷(應力集中所致)的檢測，並具有多功能、多通道、覆蓋面積大、提高缺陷定位效率的特點。
文檔編號G01N27/82GK201051089SQ20072000741
公開日2008年4月23日 申請日期2007年6月15日 優先權日2007年6月15日
發明者林俊明 申請人:林俊明