Page 116 - 无损检测2023年第六期

李晓明, 等:

基于 FPGA 的交流电磁场缺陷智能检测仪

通信, 保证功能模块正常工作。检测时, 首先由 AN
9767信号发生模块生成符合检测要求的正弦激励
信号, 正弦信号经过电压放大电路提高带载能力, 并
加载到探头的激励线圈中去[ 如图 7 ( a ) 中实线所
示]; 然后, 当探头经过裂纹时, 内部的磁场 TMR
( 隧道磁电阻) 传感器提取空间中的畸变磁场信号,
将其转换为电压信号, 电压信号经过探头内部的信

号处理模块进行放大滤波处理, 通过 AD7606信号
采集模块进行 A / D ( 模 / 数) 转换, 在 FPGA 中进行
数据的均方根处理, 将交流信号转换为直流有效信
号, 即得到缺陷的特征信号。因为数据采集的速度
和缺陷智能识别算法处理的速度存在不同, 所以加
入数据缓存模块, 将不同时钟域的数据联系起来; 最
后, 数据从缓存模块输出之后, 经过缺陷智能识别算
图5 缺陷智能识别算法流程图 法处理, 通过显示驱动, 在液晶显示屏或显示器上显
示缺陷轮廓, 最终实现缺陷智能识别的功能, 数据流
3 试验验证
如图7 ( a ) 中虚线所示。
3.1 测试系统搭建 3.2 实际测试
为了对系统的稳定性和缺陷智能识别算法进行 设计并制作了含有不同形貌裂纹的碳钢试块
测试, 搭建了完整的基于 FPGA 的交流电磁场缺陷 ( 见图8 ), 试块表面制作有直线裂纹与复杂裂纹。

识别系统, 并开展人工预制裂纹试验。交流电磁场 其中, 直线裂纹长40mm , 深4mm , 宽0.8mm ; 复

缺陷识别试验系统结构和实物如图7所示, 系统主 杂裂纹为4条长20mm , 深2mm , 宽0.8mm 的裂

要由检测探头、 检测机箱和显示屏组成; 探头内部主 纹, 角度分别为0° , 30° , 60° , 90° 。
要由激励线圈、 U 型磁芯、 磁场传感器、 放大滤波电 利用三轴台架带动探头对裂纹区域进行栅格扫

路等组成。 FPGA 通过电源和稳压模块得到稳定的 查, 探头提离高度为2mm , 扫描面积为10000mm ,
2

+5V 工作电压, 然后分别与不同的功能模块建立 扫 描步长为 0.5mm , 扫查完成后得到特征信号 B z

图6 碳钢裂纹智能识别算法各阶段处理结果

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2023年 第45卷 第6期
无损检测