電渦流檢測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及正向問(wèn)題研究.pdf

1、作為無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的檢測(cè)方法之一，電渦流檢測(cè)技術(shù)具有成本較低、檢測(cè)速度快以及非接觸式測(cè)量等特點(diǎn)，在航空航天、制造及核工業(yè)方面有廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，圍繞新型電渦流檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)關(guān)鍵子系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)以及電渦流檢測(cè)的正向問(wèn)題進(jìn)行了較為深入的研究，主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1、研究了電渦流檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)若干關(guān)鍵模塊的實(shí)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)技術(shù)。設(shè)計(jì)了具有紋波小等優(yōu)點(diǎn)的電源，實(shí)驗(yàn)表明其紋波在1mV之內(nèi)；研究了探頭信號(hào)平衡電路，以便充分

2、利用后續(xù)放大電路的動(dòng)態(tài)范圍；采用對(duì)比分析方法，應(yīng)用運(yùn)放芯片加多路開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)方案，完成了程控增益放大功能，從而大幅提高裝置的自動(dòng)化程度；研究并設(shè)計(jì)了鎖定放大及相敏檢測(cè)電路，去除中頻干擾能力強(qiáng)，相敏檢測(cè)結(jié)果誤差小于2％；為了充分利用采集卡的動(dòng)態(tài)范圍，設(shè)計(jì)了自動(dòng)調(diào)零電路；使用MSP430作為控制核心，設(shè)計(jì)了控制器軟件，實(shí)現(xiàn)了程控增益、自動(dòng)調(diào)零、數(shù)據(jù)采集及串口通訊等功能。 2、開(kāi)發(fā)了基于LabView的電渦流檢測(cè)上位機(jī)軟件。該軟件具有信

3、號(hào)采集、顯示及存儲(chǔ)等基本功能。顯示窗口可提供阻抗分析法中X分量、Y分量、相位圖和幅值四種信息。采用5階中值濾波技術(shù)，有效地抑制了高頻干擾；應(yīng)用文本格式進(jìn)行數(shù)據(jù)文件的存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)數(shù)據(jù)的有效共享。提出并對(duì)比分析了數(shù)字相敏檢測(cè)方案，開(kāi)發(fā)了數(shù)字相敏檢測(cè)軟件，以實(shí)現(xiàn)硬件電路的簡(jiǎn)化。設(shè)計(jì)了串口通訊協(xié)議，該協(xié)議對(duì)命令幀和數(shù)據(jù)幀進(jìn)行區(qū)分，且命令幀帶和效驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其可行性。 3、設(shè)計(jì)了一種包含三個(gè)巨磁電阻(GMR)傳感器的電渦流檢測(cè)探頭，

4、分析并指出該檢測(cè)探頭在多層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的可行性及優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)缺陷檢測(cè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，分析了GMR傳感器和線圈式傳感器的特性，證實(shí)線圈式傳感器的輸出電壓與激勵(lì)頻率相關(guān)，而GMR傳感器輸出電壓與激勵(lì)頻率無(wú)關(guān)，這表明GMR探頭應(yīng)用于多層結(jié)構(gòu)深層缺陷電渦流檢測(cè)可行性和優(yōu)越性比較突出。 4、推導(dǎo)并分析了多層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的電渦流厚度檢測(cè)阻抗變化模型，發(fā)現(xiàn)探頭阻抗相角的變化幾乎不受探頭提離變化影響，并應(yīng)用數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)證實(shí)了該特性的存在，在此基礎(chǔ)上，提