Page 105 - 无损检测2025年第二期

郭蔚潇，等：

基于阈值欠采样的数字式涡流检测系统

图 5 Verilog 门限阈值算法原理框图
套if-else语句，实现条件逻辑，比较输入信号与给定
图 7 采用阈值处理算法的数据采集结果
阈值之间的关系，判断输入信号是否超过预设的阈
值。一旦信号超过阈值，模块便利用赋值操作符更 并由wdencmp函数进行小波去噪，得到去噪后的
新输出，仅保留有价值的信号数据。阈值参数的设 信号。
定可以在算法中直接嵌入固定数值，虽操作简便， 在涡流检测中，通过信号检波可直观地发现导
但难以在固化后的程序中更改阈值大小。因此，文 体表面缺陷区域，从而更准确地判断缺陷对材料性
章利用以太网UDP协议与采集板构成联系，由上位 能的影响。正常的导体区域，涡流信号呈现出较为
机以16进制数的形式发送阈值参数到采集板，实现 稳定的特性，经过均值处理后，信号曲线相对平坦。
Verilog的阈值参数实时可调。 然而，在存在缺陷的位置，由于缺陷改变了导体电流
在后续试验中，单位时间内采集到的数据量为 分布，影响了检测线圈的电压、阻抗，涡流信号的幅
20 MB，单位周期内点数为400个，未采用阈值处理 值和相位会发生显著变化，这些变化在均值处理后
方法的数据采集结果如图6所示。通过设定阈值为 的信号中表现为突出的波峰或波谷。
1 850，设定上位机采集到的单位时间内数据量为原 笔者在MATLAB软件中对信号进行均值处理，
始数据的一半，其数据采集结果如图7所示。 由于上位机接收到的数据包前后端的数据不稳定，
所以利用数组索引变量idx，选择居中部分的数据，
减小误差。通过嵌入for语句，提取长度为采样周期
整数倍的数据保存在子数组中。利用mean函数对
子数组中的数据求取均值，并设置宽度大小为1，求
均值后的数据保存在结果数组中。使用windowSize
函数定义窗口大小，对结果数组中的数据进行窗口
滤波平滑处理，通过动态的绘图坐标绘制结果数组，
显示检测效果。

4 试验结果

试验采用ASME标准中的 A36 型铁磁性钢材
图 6 未采用阈值处理方法的数据采集结果 料设计制作了5 mm厚的平板检测试件，并加工了
3.2 均值处理 一组长为25 mm，宽为1 mm，深度分别为0. 8，0. 6，

上位机接收到的信号夹杂噪声，需要对信号进 0. 4 mm的刻槽缺陷； 以及一组直径为2 mm，深度为
行降噪预处理，保证缺陷检测的效果。降噪使用 5 mm的通孔缺陷以及深度为2. 16 mm的盲孔缺陷。
MATLAB软件自带的wavedec函数执行离散小波 使用铜丝绕制成直径为0. 6 mm，高度为0. 2 mm的
变换。为提高系统计算效率，小波基函数选用滤波 8字形检测线圈，并使用注入凝胶固定在3D打印的
器系数较少的一阶Daubechies小波，对含噪信号进 模具中，制成检测探头。试验中，探头平行扫过样本，
行二十层小波分解，提取信号在不同频率和时间尺 检测样本与探头实物如图8所示。参考信号与检测
度上的特征。利用ddencmp函数获取默认的阈值， 信号幅值分别为4. 6，6. 3 V，频率均为50 kHz。

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2025 年 第 47 卷 第 2 期
无损检测