Page 74 - 无损检测2023年第十期

赵明睿, 等:

切换式涡流 - 电容双模式无损检测系统研发

化为表征原信号幅值与相位信息的两路直流信号,
并通过直流偏置电路转换为可供单片机采集的正电

压信号; ③ 正电压信号通过 A / D ( 模 / 数) 转换获得
对应的数字信号, 经单片机运算转换为对应电压值,
通过串口发送至上位机进行处理与显示。

图5 双模式检测硬件系统框图

图7 检测电路工作流程图
2.2 模式切换模块设计
模式切换模块主要包括两部分, 根据两处电路
中负载信号的特性分别设计了两种模式切换电路,
为激励切换模块与接收切换模块。其中激励切换模
块用于控制激励信号相位切换, 且激励信号为功率
信号, 使用功率继电器电路控制信号通断。当控制
信号处于低电平时, 系统处于涡流模式; 当控制信号
为高电平时, 系统处于电容模式。接收切换模块用
于控制测试信号接入信号处理电路, 为减少对测试

信号的干扰, 采用精密的多路复用器控制信号通断,
当控制信号为低电平时, 系统处于涡流模式, 线圈感
生的交流电压信号接入电压放大器电路; 当控制信
号为高电平时, 系统处于电容模式, 接收极板中产生

的电荷信号接入电荷放大器电路。
3 试验与结果

3.1 系统搭建
涡流 - 电容双模式检测系统结构如图8所示, 完
整的涡流 - 电容双模式检测系统由上位机、 硬件系
图6 检测系统软件程序流程图
统、 信号发生器以及传感器构成[ 见图8 ( a )]。其中
检测模式的探测场相互独立, 检出的信号也分别进 检测系统硬件电路通过印刷电路板( PCB ) 搭载, 进

行处理, 因此两模式不会产生干扰。 行物理连接形成塔式结构, 并采用模块化设计以提
双模式检测系统检测电路工作流程图如图7所
高测试系统的可拓展性, 硬件电路拓扑结构如图 8

为同相放大器, 具体工作流程如下: ① 多
示, 图中 G ac ( b ) 所示。
路复用器S1 与 S2 控制测试信号进入信号调理电 3.2 缺陷试样扫查试验
路, 在电容模式下信号接入电荷放大器电路, 在涡流 为测试传感器对绝缘试样表面缺陷的检测能
模式下信号经过比例放大电路, 以得到幅值较大的 力, 选择方形通孔缺陷有机玻璃试样( 试样 1 ) 进行

电压信号。最终两模式放大信号均经过带通滤波电 试验, 其结构如图9 ( a ) 所示, 板厚为4mm , 方形孔

路调理提高信噪比, 并滤除直流成分以便进行锁相; 缺陷边长分别为9 , 8 , 7 , 6mm , 埋深为1mm 。使用

② 放大信号经正交锁相放大电路, 交流待测信号转 扫描台架夹持探头保持提离高度为 1mm , 试验结
0
4
2023年 第45卷 第10期
无损检测