Page 113 - 无损检测2023年第六期

仪器研制

DOI : 10.11973 / ws j c202306016

基于 FPGA 的交流电磁场缺陷智能检测仪

李晓明 , 丁建喜 , 赵 强 , 陈 勇 , 袁新安 , 王勇胜 2
1
1
1
2
2
( 1. 海洋石油工程股份有限公司, 天津 300461 ;

2. 中国石油大学( 华东)海洋油气装备与安全技术研究中心, 青岛 266580 )

摘 要: 石油石化行业中, 碳钢结构物长期受到腐蚀、 应力等因素的影响, 表面易产生复杂裂
纹, 复杂裂纹的检测分析需要强大的数据处理能力, 对检测仪器的功能架构提出了诸多挑战。首先
基于交流电磁场检测( ACFM ) 技术, 建立了不同类型裂纹的仿真模型, 分析结构物表面感应电流分
的缺陷智能识别
布, 探究缺陷形貌 - 电流扰动 - 磁场畸变之间的映射关系, 提出了基于特征信号 B z
算法; 然后基于 FPGA ( 现场可编程逻辑门阵列) 平台, 构建交流电磁场缺陷智能检测仪, 实现了激
励信号发生、 检测信号采集、 处理和显示等功能, 并开展了人工预制裂纹的识别试验。试验结果表
明, 该交流电磁场缺陷智能检测仪可以实现不同角度直线裂纹和复杂裂纹的表面轮廓重构与识别。

关键词: 交流电磁场检测; 现场可编程逻辑门阵列; 智能检测仪器; 智能识别; 轮廓重构

中图分类号: TG156 ; TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2023 ) 06-0075-07

Alternatin g currentfieldmeasurementinstrumentfordefectsintelli g entdetectionbasedonFPGA

1
2
1
2
1
,
,
,
LIXiaomin g DINGJianxi , ZHAOQ ian g CHENYon g YUANXin'an , WANGYon g shen g 2

( 1.OffshoreOilEn g ineerin gCo. , Ltd. , Tian j in300461 , China ;

2.CenterforOffshoreEn g ineerin g andSafet yTechnolo gy , ChinaUniversit y ofPetroleum ( EastChina ), Qin g dao266580 , China )

Abstract : Inthe p etroleumindustr y , carbonsteelstructureisaffectedb y corrosionandstressforalon g time ,

com p lexcracksareeasil y introducedinthesurfaceofthecarbonsteelstructures.Thedetectionandanal y sisof

com p lexcracksre q uirestron g data p rocessin g abilit y , which p osesman y challen g estothefunctionalarchitectureof

detectioninstruments.Basedonthe p rinci p leofalternatin g currentfieldmeasurement ( ACFM ), thefiniteelement

modelofdifferentt yp esofcrackswasestablishedinthep a p er.Theinducedcurrentdistributiononthesurfaceof

thestructurewasanal y zed.Thema pp in grelationshi pbetweendefectmor p holo gy -currentp erturbation-ma g netic

fielddistortionwasex p lored.Anintelli g entdefectidentificational g orithmbasedonthecharacteristicsi g nal B z was

p ro p osed.BasedonFPGA ( FieldPro g rammableGateArra y ) p latform , aACFMinstrumentfordefectsintelli g ent

detectionwasbuilt.Theinstrumentrealizedtheexcitationsi g nal g enerationandthedetectionsi g nalcollection ,

p rocessin ganddis p la y .Artificialcrackidentificationex p eriments werecarriedout.Theex p erimentalresults

showedthattheACFMinstrumentfordefectsintelli g entdetectioncanrealizethereconstructionandreco g nitionof

linearcracksandcom p lexcracksatdifferentan g les.

Ke ywords : alternatin g currentfield measurement ; field p ro g rammable g atearra y ; intelli g entdetection

instrument ; intelli g entidentification ; contourreconstruction
碳钢结构广泛应用于石油石化行业, 碳钢结
收稿日期: 2022-09-25
基金项目: 国家自然科学基金( 52005512 ; 52275556 ); 中石油重 构物表面容易形成不同角度的直线裂纹和复杂裂
大科技项目( ZD2019-183-004 ); 中央高校基本科研业务费专项资金
纹, 最终导致碳钢结构的失效 [ 1 ] 。因此开展碳钢
资助( 20CX05020A )
结构物的表面裂纹检测和智能识别技术研究具有
作者简介: 李晓明( 1982- ), 女, 硕士, 高级工程师, 主要研究方
向为海洋工程结构、 海管技术和无损检测 重要的意义 [ 2 ] 。
针对碳钢结构的无损检测方法有超声检测、 漏
通信作者: 袁新安, xinancom@163.com
5
7
2023年 第45卷 第6期
无损检测