Page 44 - 无损检测2021年第四期

赵建超, 等:
双频交流电磁场提离抑制算法
图 1 交流电磁场检测技术原理示意
况下, 有效去除了由提离抖动引起的干扰信号。
1 双频交流电磁场检测系统
1.1 检测探头
检测探头的作用是为了在试件表面激发均匀的
电流以及检测畸变的磁场信号, 设计的检测探头主
要由激励线圈、 检测传感器、 信号处理模块、 U 型磁
芯及壳体等组成( 见图 2 )。激励线圈采用 0.15mm
的铜线均匀缠绕在 U 型锰锌铁氧体磁芯上, 匝数为
500 匝, 用于在试件表面产生均匀的磁场; 检测传感
器为隧道磁阻( TMR ) 磁场传感器, 具有功耗低、 线
性范围大、 灵敏度高和尺寸小等特点
图 2 检测探头结构示意及实物
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2021 年 第 43 卷 第 4 期
无损检测
型磁芯底部中心, 提离高度为 1mm ; 探头壳体内部
的信号处理模块对检测到的微弱磁场信号进行放大
和滤波处理, 其中采用 AD620 作为 TMR 传感器输
出信号的放大器, 电路中的 RC ( 电阻和电容) 低通
滤波器用于滤除高频噪声信号, 最终输出处理后的
磁场信号。
1.2 检测系统
双频交流电磁场检测系统主要由检测探头、 检
测机箱及计算机等组成( 见图 3 )。检测探头与检测
机箱采用 雷 莫 线 缆 连 接, 检 测 机 箱 与 计 算 机 采 用
USB 接口进行信号通信。图 3 ( a ) 中的红色线条代
表电源连接关系, 绿色线条代表激励信号, 紫色线条
代表采集的磁场信号。
图 3 双频交流电磁场检测系统构成示意及实物
[ 4 ] , 其安装在 U 整个系统采用锂电池供电, 电源转换和稳压模
块将锂电池输出电压转换为稳定的 ±12V 和 +5V
输出; 激励模块采用直接数字合成技术( DDS ), 结合
STM8单片机和 FPGA ( 现场可编程门阵列) 构架设
计了一款数字信号发生器, 可同时输出两路不同频
率的正弦信号, 加法器将两路信号叠加后传入探头
的激励线圈; 探头内 TMR 传感器测量的磁场信号
经数据采集卡转换为数字信号, 再传输至计算机进
行下一步处理。
1.3 软件设计
检测软件主要对采集卡采集到的磁场信号进行
采集和处理, 采集到的 磁 场 时 域 信 号 如 图 4 ( a ) 所
示, 时域信号为两个不同频率正弦信号的叠加, 在软
件中对时域信号采用傅里叶变换获取响应信号的频