專利名稱：一種采用磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波的鋼管無損檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鋼管無損檢測系統(tǒng)，尤其是涉及一種采用磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波的鋼管無損檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鋼管在工業(yè)、交通等很多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。在很多應(yīng)用場合，鋼管立柱的服役狀況、是否有腐蝕破損對(duì)企業(yè)、人民的財(cái)產(chǎn)生命有很大影響，一些腐蝕嚴(yán)重的鋼管立柱很難保證在發(fā)生危險(xiǎn)情況時(shí)的正常工作。比如在高速公路上用的護(hù)欄，就算護(hù)欄沒有腐蝕破損，如果護(hù)欄埋入地底的深度不夠，也不能保證護(hù)欄的正常工作；如果護(hù)欄因長時(shí)間戶外服役產(chǎn)生一些裂紋、腐蝕等狀況，也不能保證護(hù)欄的正常工作。還有像好多戶外鋪設(shè)的氣管、油管等，也需要對(duì)其服役狀況進(jìn)行檢測。專利號(hào)200610003437.6公布了采用沖擊彈性波測量護(hù)欄鋼管立柱埋深的檢測設(shè)備及檢測方法，采用發(fā)振錘激發(fā)彈性波，這樣激發(fā)出的波具有隨機(jī)性且傳播距離不遠(yuǎn)，并且此方法只能檢測埋深。專利號(hào)200710053532.1公布了基于磁致伸縮扭轉(zhuǎn)波檢測導(dǎo)磁構(gòu)建缺陷的裝置，其中采用永磁體及線圈的方式激發(fā)出扭轉(zhuǎn)波，結(jié)構(gòu)體積大、使用不方便，并且激勵(lì)和接收分別采用不同的探頭。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波的鋼管無損檢測系統(tǒng)，采用在鋼管立柱中激勵(lì)出扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波并分析扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波在鋼管立柱中的傳播，得出鋼管立柱的腐蝕、端面、長度等信息，達(dá)到對(duì)鋼管立柱無損檢測。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:本實(shí)用新型包括信號(hào)處理模塊，嵌入式控制模塊，脈沖放大模塊，探頭電纜，磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭，磁致伸縮帶材，高壓氣囊，信號(hào)調(diào)理模塊，嵌入式顯示模塊，壓縮空氣泵；將磁致伸縮帶材包裹在被測鋼管表層，將磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭包裹在磁致伸縮帶材的表層，用高壓氣囊包裹在磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭的表層，探頭電纜的一端與磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭連接，探頭電纜的另一端分別與脈沖放大模塊和信號(hào)調(diào)理模塊連接，信號(hào)調(diào)理模塊依次與信號(hào)處理模塊和嵌入式顯示模塊連接，嵌入式控制模塊與控制脈沖放大模塊連接。所述嵌入式控制模塊主要是由DSP芯片tms320f28069和直接數(shù)字頻率合成芯片AD9833、集成雙運(yùn)放ADA4896及其外圍電路組成；DSP芯片tms320f28069通過spi接口與直接數(shù)字頻率合成芯片AD9833通信，控制直接數(shù)字頻率合成芯片AD9833輸出脈沖波形，直接數(shù)字頻率合成芯片AD9833的輸出脈沖波形經(jīng)過集成雙運(yùn)放ADA4896進(jìn)行一級(jí)放大，輸入到脈沖放大模塊。所述信號(hào)處理模塊:包括DSP芯片tms320f28069，DSP芯片tms320f28069上的一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換部件把信號(hào)調(diào)理模塊輸出的連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)值平均，運(yùn)行數(shù)字濾波算法得到有用信號(hào)，信號(hào)處理模塊輸出的信號(hào)通過USB接口輸入到嵌入式顯示模塊。所述信號(hào)調(diào)理模塊:主要是由兩部分組成，第一部分是由運(yùn)算放大器組成的放大電路，第二部分是由兩片Ltl994ims8組成的差分帶通濾波器，經(jīng)過濾波的信號(hào)輸入到信號(hào)處理模塊。所述嵌入式顯示模塊是由ARM嵌入式處理器AM3517AZERA和FLASH芯片和兩片SDRAM芯片及其它外圍電路組成，并且裝載嵌入式Iinux操作系統(tǒng)，通過在嵌入式Iinux操作系統(tǒng)上進(jìn)行應(yīng)用編程；嵌入式處理器AM3517AZERA通過USB接口從信號(hào)處理模塊中的DSP芯片tms320f28069的USB接口讀取信號(hào)處理模塊輸出的數(shù)據(jù)，再由嵌入式顯示模塊中的LCD控制控制單元控制TFT液晶顯示屏，將數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上。本實(shí)用新型具有的有益效果是:本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼管立柱的腐蝕、端面、長度等進(jìn)行無損檢測，檢測效率高，方便可靠。極大的提高了鋼管立柱的預(yù)先檢測準(zhǔn)確型。

圖1是本實(shí)用新型總體示意圖。圖2是嵌入式DSP圍電路圖。圖3是信號(hào)調(diào)理模塊中的濾波電路圖。圖4是嵌入式控制模塊中的直接數(shù)字頻率合成電路圖。圖5嵌入式顯示模塊框圖。圖中:1、信號(hào)處理模塊，2、嵌入式控制模塊，3、脈沖放大模塊，4、探頭電纜，5、磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭，6、磁致伸縮帶材，7、被測鋼管，8、高壓氣囊，9、信號(hào)調(diào)理模塊，10、嵌入式顯示模塊，11、壓縮空氣泵。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖1所示，本實(shí)用新型包括信號(hào)處理模塊1，嵌入式控制模塊2，脈沖放大模塊3，探頭電纜4，磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭5，磁致伸縮帶材6，高壓氣囊8，信號(hào)調(diào)理模塊9，嵌入式顯示模塊10，壓縮空氣泵11 ;將磁致伸縮帶材6包裹在被測鋼管7表層，將磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭5包裹在磁致伸縮帶材6的表層，用高壓氣囊8包裹在磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭5的表層，探頭電纜4的一端與磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭5連接，探頭電纜4的另一端分別與脈沖放大模塊3和信號(hào)調(diào)理模塊9連接，信號(hào)調(diào)理模塊9依次與信號(hào)處理模塊I和嵌入式顯示模塊10連接，嵌入式控制模塊2與控制脈沖放大模塊3連接。如圖4、圖2所示，所述嵌入式控制模塊2主要是由DSP芯片tms320f28069和直接數(shù)字頻率合成芯片AD9833、集成雙運(yùn)放ADA4896及其外圍電路組成；DSP芯片tms320f28069通過spi接口與直接數(shù)字頻率合成芯片AD9833通信，控制直接數(shù)字頻率合成芯片AD9833輸出脈沖波形，直接數(shù)字頻率合成芯片AD9833的輸出脈沖波形經(jīng)過集成雙運(yùn)放ADA4896進(jìn)行一級(jí)放大，輸入到脈沖放大模塊3。[0023]如圖2所示，所述信號(hào)處理模塊I包括DSP芯片tms320f28069，DSP芯片tms320f28069上的一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換電路把信號(hào)調(diào)理模塊9輸出的連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)值平均，運(yùn)行數(shù)字濾波算法得到有用信號(hào)，信號(hào)處理模塊I輸出的信號(hào)通過USB接口輸入到嵌入式顯示模塊10。如圖3所示，所述信號(hào)調(diào)理模塊9主要是由兩部分組成，第一部分是由運(yùn)算放大器AD811組成的三級(jí)同相放大電路，第二部分是由兩片Ltl994ims8組成的差分帶通濾波器，經(jīng)過濾波的信號(hào)輸入到信號(hào)處理模塊I。如圖5所示，所述嵌入式顯示模塊10是由ARM嵌入式處理器AM3517AZERA和FLASH芯片和兩片SDRAM芯片及其它外圍電路組成，并且裝載嵌入式Iinux操作系統(tǒng)，通過在嵌入式Iinux操作系統(tǒng)上進(jìn)行應(yīng)用編程；嵌入式處理器AM3517AZERA通過USB接口從信號(hào)處理模塊I中的DSP芯片tms320f28069的USB接口讀取信號(hào)處理模塊輸出的數(shù)據(jù)，再由嵌入式顯示模塊10中的LCD控制控制單元控制TFT液晶顯示屏，將數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上。如圖1所示，將磁致伸縮帶材6包裹在被測鋼管7表層，將磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭5包裹在磁致伸縮帶材6的表層，用高壓氣囊8包裹在磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭5的表層，開啟空氣泵11對(duì)高壓氣囊8充氣，當(dāng)高壓氣囊壓力達(dá)到2.5Mpa時(shí)停止充氣，這樣從里到外依次是磁致伸縮帶材6、磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭5、高壓氣囊8。高壓氣囊8的作用是將磁致伸縮帶材6與磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭5壓緊使其緊貼被測鋼管7表面。如圖1所示，探頭電纜4從磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭5連接到脈沖放大模塊3和信號(hào)調(diào)理模塊9。開啟嵌入式顯示模塊10，并且在嵌入式顯示模塊10中設(shè)置輸出波形為頻率60KHz方波，周期數(shù)為4，這些參數(shù)被圖5中嵌入式ARM芯片AM3517AZERA的USB接口傳輸?shù)角度胧娇刂颇K2并控制脈沖放大模塊3輸出。嵌入式控制模塊2控制脈沖放大模塊3輸出信號(hào)的同時(shí)，控制信號(hào)處理模塊I的A/D轉(zhuǎn)換電路開始采集信號(hào)調(diào)理模塊9輸入的信號(hào)。脈沖放大模塊3輸出的信號(hào)通過探頭電纜4傳輸?shù)酱胖律炜s扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭5，磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭5和磁致伸縮帶材6的共同作用，產(chǎn)生磁致伸縮效應(yīng)，在被測鋼管7中產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波，此扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波沿著被測鋼管7傳播，當(dāng)遇到被測鋼管7的端面或著腐蝕等缺陷時(shí)，扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波因?yàn)槁曌杩共贿B續(xù)，產(chǎn)生反射扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波。反射的扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波開始沿原來傳播的相反方向傳播，當(dāng)反射的扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波經(jīng)過磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭5的位置時(shí)，被磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭5檢測到并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)從探頭電纜
4傳輸?shù)叫盘?hào)調(diào)理模塊9，進(jìn)一步傳輸?shù)叫盘?hào)處理模塊I。信號(hào)處理模塊I根據(jù)磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭5發(fā)出扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波的那一時(shí)刻Tl和檢測到反射的扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波的那一時(shí)刻T2的時(shí)間差T=T1-T2，以及扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波在被測鋼管7中的傳播速度V，可以由S=V*T/2得出發(fā)生扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波反射的位置與磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭5所在位置的軸向距離S，也即端面或腐蝕等缺陷與磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭5的相對(duì)距離為S ;磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭5與另一端被測鋼管7的距離是可以測量的，用卷尺測量出此段距離SI，則被測鋼管7的長度信息也可以通過S1+S得到。
權(quán)利要求1.一種采用磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波的鋼管無損檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括信號(hào)處理模塊(1)，嵌入式控制模塊(2)，脈沖放大模塊(3)，探頭電纜(4)，磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭(5)，磁致伸縮帶材(6)，高壓氣囊(8)，信號(hào)調(diào)理模塊(9)，嵌入式顯示模塊(10)，壓縮空氣泵(11);將磁致伸縮帶材(6)包裹在被測鋼管(7)表層，將磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭(5)包裹在磁致伸縮帶材(6)的表層，用高壓氣囊(8)包裹在磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭(5)的表層，探頭電纜(4)的一端與磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭(5)連接，探頭電纜(4)的另一端分別與脈沖放大模塊(3)和信號(hào)調(diào)理模塊(9)連接，信號(hào)調(diào)理模塊(9)依次與信號(hào)處理模塊(I)和嵌入式顯示模塊(10 )連接，嵌入式控制模塊(2 )與脈沖放大模塊(3 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波的鋼管無損檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述嵌入式控制模塊(2)主要是由DSP芯片tms320f28069和直接數(shù)字頻率合成芯片AD9833、集成雙運(yùn)放ADA4896及其外圍電路組成；DSP芯片tms320f28069通過spi接口與直接數(shù)字頻率合成芯片AD9833通信，控制直接數(shù)字頻率合成芯片AD9833輸出脈沖波形，直接數(shù)字頻率合成芯片AD9833的輸出脈沖波形經(jīng)過集成雙運(yùn)放ADA4896進(jìn)行一級(jí)放大，輸入到脈沖放大模塊(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波的鋼管無損檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述信號(hào)處理模塊(I)包括DSP芯片tms320f28069，DSP芯片tms320f28069上的一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換部件把信號(hào)調(diào)理模塊(9)輸出的連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)值平均，運(yùn)行數(shù)字濾波算法得到有用信號(hào)，信號(hào)處理模塊(I)輸出的信號(hào)通過USB接口輸入到嵌入式顯示模塊(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波的鋼管無損檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述信號(hào)調(diào)理模塊(9)主要是由兩部分組成，第一部分是由運(yùn)算放大器組成的放大電路，第二部分是由兩片Ltl994ims8組成的差分帶通濾波器，經(jīng)過濾波的信號(hào)輸入到信號(hào)處理模塊(I)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波的鋼管無損檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述嵌入式顯示模塊(10)是由ARM嵌入式處理器AM3517AZERA和FLASH芯片和兩片SDRAM芯片及外圍電路組成,并且裝載嵌入式Iinux操作系統(tǒng),通過在嵌入式Iinux操作系統(tǒng)上進(jìn)行應(yīng)用編程；嵌入式處理器AM3517AZERA通過USB接口從信號(hào)處理模塊(I)中的DSP芯片tms320f28069的USB接口讀取信號(hào)處理模塊輸出的數(shù)據(jù)，再由嵌入式顯示模塊(10)中的IXD控制單元控制TFT液晶顯示屏，將數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種采用磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波的鋼管無損檢測系統(tǒng)。被測鋼管依次安裝磁致伸縮帶材、磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭和高壓氣囊，探頭電纜的一端與磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭連接，另一端分別與脈沖放大模塊和信號(hào)調(diào)理模塊連接，信號(hào)調(diào)理模塊依次與信號(hào)處理模塊和嵌入式顯示模塊連接，嵌入式控制模塊與控制脈沖放大模塊連接。當(dāng)脈沖放大模塊信號(hào)經(jīng)過磁致伸縮扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波探頭時(shí)，在被測鋼管中產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)超聲導(dǎo)波在鋼管中傳播，當(dāng)遇到鋼管缺陷時(shí)，反射的超聲導(dǎo)波被探頭接收并經(jīng)信號(hào)調(diào)理模塊和信號(hào)處理模塊進(jìn)行信號(hào)處理，將鋼管缺陷在嵌入式顯示模塊顯示。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼管立柱的腐蝕、端面、長度等進(jìn)行無損檢測，檢測效率高，方便可靠。
文檔編號(hào)G01N29/07GK202994736SQ20122062051
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者駱蘇軍, 鄭俊翔, 楊斌, 俞哲旦, 江亦寧, 楊堃 申請(qǐng)人:杭州浙大精益機(jī)電技術(shù)工程有限公司