Page 71 - 无损检测2023年第十期

2023远东无损检测新技术论坛论文精选

DOI : 10.11973 / ws j c202310008

切换式涡流 电容双模式无损检测系统研发
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赵明睿, 殷晓康, 朱 挺, 范瑞祥, 韩宗凯, 张兆瑞

( 中国石油大学( 华东)机电工程学院, 青岛 266580 )

摘 要:“ 绝缘 - 导体” 复合结构被广泛应用于工业各个领域, 针对这类复合结构的检测需求,
提出了一种切换式涡流 - 电容双模式无损检测技术, 并研发了配套的检测系统。利用有限元仿真模
型分析了双端激励双模式传感器的探测场特征, 验证了双模式传感器对导体及绝缘体试样缺陷检
测的可行性。针对两种模式下检出信号的特点设计了信号处理电路, 主要包括正交锁相模块和信
号放大与滤波模块, 通过单片机输出信号控制多路复用结构实现了硬件电路切换。开发了检测系
统软件, 实现了控制信号和检测信号的传输与处理。以单片机主控电路为核心进行系统集成, 形成
了双模式检测系统, 并进行了不同材料、 不同结构的模拟缺陷试样扫描试验, 试验结果表明, 该系统
具有良好的检测性能。

关键词: 双模式检测; 程控模式切换; 检测系统设计; 信号调理

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2023 ) 10-0037-06

Develo p mentofswitchedinductive-ca p acitivedual-modalit y nondestructivetestin g s y stem

ZHAOMin g rui , YINXiaokan g ZHUTin g FANRuixian g HANZon g kai , ZHANGZhaorui
,
,
,

( Colle g eofMechanicalandElectricalEn g ineerin g , ChinaUniversit y ofPetroleum , Qin g dao266580 , China )

Abstract :“ Insulator-conductor ” com p ositestructuresarewidel y usedinvariousfieldsandinviewofthetestin g

needsofthesestructures , adual-modenon-destructivetestin g s y stembasedonp haseswitchin gbetweenca p acitive

andinductivemodeswasdevelo p ed.Thecharacteristicsofthedetectionfieldofthe p lanarcoilsensorwereanal y sed

b y usin g thefiniteelementsimulationmodel , andthefeasibilit yofthedual-modalit y sensorfordefectdetectionof

conductorandinsulatorsam p les wasverified.Thesi g nalp rocessin gcircuit wasdesi g nedaccordin gtothe

characteristicsofthedetectedsi g nalsinthetwomodalities , andthehardwarecircuitswitchin gwasrealizedthrou g h

amulti p lexin g structure.Thesoftwareofthedetections y stem wasdevelo p ed , whichrealizedthe p ro g ramcontrol

modeandtheac q uisitionandanal y sisofthedata.Thehardwareandthesoftwares y stemswereinte g ratedwiththe

MCU maincontrolcircuitasthecore , thereb yformin gthedual modalit ydetections y stem.Thescannin g

ex p erimentsofthecom p ositestructuresam p lesweredesi g nedtoverif y thedetectionp erformanceofthes y stem.

Ke ywords : dual-modedetction ; p ro g rammable switchin g ; ins p ections y stemdesi g n ; si g nalconditionin g
随着材料学的不断发展以及制造水平的日益提 升, 大量新型“ 绝缘 - 导体” 复合结构被广泛应用于生
产生活中的各个领域。在航空航天等领域中, 具有良
好防腐、 隔热性能的“ 绝缘 - 导体” 复合结构的应用更
收稿日期: 2023-07-21
基金项目: 国家自然科学基金项目( 52075549 ); 中央高校基本业 为广泛 [ 1-2 ] , 其需求甚至超过了常规金属、 合金等常规
务费自主创新项目( 22CX01003A-6 ); 中国石油大学( 华东) 专业建设 材料。然而受复合结构的复杂性以及材料本身的物
与改革项目( ZY-202013 )
理化学性质等因素的影响, 不同结构材料层的全面检
作者简介: 赵明睿( 2000- ), 男, 博士研究生, 主要从事电磁无损
测一直是无损检测行业的技术难题。因此, 有必要针
检测技术的研究工作
对“ 绝缘 - 导电” 复合结构检测进行研究, 以改进和开
通信作者: 殷晓康( 1983- ), 男, 博士, 教授, 主要研究方向为电

磁无损检测技术、 机械完整性检测与结构健康监测技术, xiaokan g . 发更高效、 方便和具有成本效益的无损检测技术。
现有的检测技术如热成像、 微波、 声发射、 超声
y in@u p c.edu.cn
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2023年 第45卷 第10期
无损检测