一种基于低频漏磁的无损检测笔

技术领域

本发明属于漏磁检测和低频电磁无损检测领域，具体涉及一种基于低频漏磁的无损检测笔。

背景技术

1933年Zuschlug首先提出应用磁敏传感器测量漏磁场的思想，1947年Hastings设计了第一套完整的漏磁检测系统，漏磁检测开始受到普遍的承认。

漏磁检测方法是利用电磁感应原理，采用非接触方式检测被检设备的表面和埋藏缺陷，特别是腐蚀等体积性缺陷有较高的检测灵敏度，在保证检测精度，检测效果的情况下，不会对被检测试件造成损坏，同样也不会影响试件的性能，因此非常适用管道等特种设备的在线检测。

发明内容

针对目前漏磁检测技术容易受多方面的干扰和影响，本发明在现有基础上，利用FPGA和MAX295设计一个可程控的平滑正弦信号发生器，采用屏蔽的方法和聚磁检测技术降低原噪音，并采用高通滤波器和抗混叠滤波器滤除干扰和噪声，同时才有独特的单通道双放大倍数放大电路，可对不同缺陷使用不同放大倍数信号进行分析，提高了检测缺陷时的精度。

本发明通过以下技术方案实现：一种基于低频漏磁的无损检测笔，由开关按钮(1)、电池(2)、信号发生模块(3)、信号放大器(4)、磁轭(5)、线圈(6)、霍尔元件阵列(7)、聚磁器(8)、磁屏蔽层(9)、信号调理模块(10)、无线通信(11)、计算机(12)、外壳(13)、滑轨(14)组成；信号发生模块(3)由单片机(15)、FPGA(16)、电平交换电路(17)、MAX295芯片(18)、低通滤波器(19)、幅度调节电路(20)组成；信号调理模块(10)由高通滤波器(21)、时钟发生器(22)、抗混叠滤波器(23)、模拟多路器(24)、A/D转换器(25)组成；电池(2)产生的信号经过信号发生模块(3)，在FPGA(16)、MAX295芯片(18)、低通滤波器(19)的作用下，输出可程控的平滑的正弦信号，信号放大器(4)作用于线圈(6)，在空间产生电磁场，在有缺陷地方会形成漏磁场，泄露磁经过磁屏蔽层(9)和聚磁器(8)被霍尔元件阵列(7)捕捉，通过信号调理模块(10)，由其中的高通滤波器(21)、抗混叠滤波(23)对电信号放大，同时滤除和抑制噪声信号，再通过模拟多路器(24)转换，最终由无线通信(11)传送到计算机(12)上进行处理，通过多个角度对漏磁信号调理，为精确定定量识别提供了较为准确的信号。

所述装置中连接导线均为线径为0.5mm的漆包线。

本发明的工作原理是：利用一个信号发生器产生一个较低频率的信号，激励信号驱动磁感线圈产生磁场，缺陷处的漏磁场可以通过磁敏元件检测出来，以此来达到检测的缺陷的目的。当线圈两端加入低频激励后，会产生一个交变磁场，在磁芯、空气、管道之间形成一个磁路，当管道中存在缺陷的时候，缺陷附近的磁力线会被挤出管道外，产生漏磁场，而这个漏磁场的幅值和相位与缺陷存在着关联，我们可以通过利用磁敏元件检测出漏磁场，由单片机控制，FPGA完成分频及提供MAX295的控制时钟和输入信号,电平变换电路把TTL电平方波变换成正负电平方波；MAX295完成在可控时钟下的输入为正负电平方波转换成输出为不平滑的正弦波，再通过一个低通滤波器做平滑处理,幅度调节电路完成对输出正弦波的幅度调节，缺陷漏磁场信号经霍尔传感器转换成电信号通过聚磁器聚磁后首先经程控高通滤波器去直流和缓变信号，随后进行放大，再经抗混叠滤波器(低通滤波器)滤除高频成份，最后经模拟多路器选择进行A/D转换，最终由无线通信传送到计算机上进行处理,并对检测到的信号进行分析就能得到缺陷的各种参数。

本发明的有益效果是：漏磁检测作为缺陷检测较常用方法，存在易受外界环境波动和干扰磁场的影响，同时由于体积大质量较重检测装置不方便携带，造成检测结果准确度不高。本发明从多个角度系统的对缺陷漏出信号进行滤除和抑制噪声，设计独特放大电路，提高缺陷信号的信噪比，为缺陷的精确定量识别提供了较高质量的原始信号，并增加了便利性。

附图说明

图1是一种基于低频漏磁的无损检测笔的装置图。

图2是一种基于低频漏磁的无损检测笔的信号发生模块示意图。

图3是一种基于低频漏磁的无损检测笔的信号调理模块示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于低频漏磁的无损检测笔，由开关按钮(1)、12V电池(2)、信号发生模块(3)、信号放大器(4)、磁轭(5)、线圈(6)、霍尔元件阵列(7)、聚磁器(8)、磁屏蔽层(9)、信号调理模块(10)、无线通信(11)、计算机(12)、外壳(13)、滑轨(14)组成；信号发生模块(3)由单片机(15)、FPGA(16)、电平交换电路(17)、MAX295芯片(18)，低通滤波器(19)、幅度调节电路(20)组成；信号调理模块(10)由高通滤波器(21)、时钟发生器(22)，、抗混叠滤波器(23)、模拟多路器(24)、A/D转换器(25)组成；电池(2)产生的信号经过信号发生模块(3)，在FPGA(16)、MAX295芯片(18)、低通滤波器(19)的作用下，输出可程控的平滑的正弦信号，信号放大器(4)作用于线圈(6)，对激励信号进行功率放大，提供足够功率能在空间产生电磁场，在有缺陷地方会形成漏磁场，泄露磁经过磁屏蔽层(9)和聚磁器(8)被霍尔元件阵列(7)捕捉，通过信号调理模块(10)，由其中的高通滤波器(21)、抗混叠滤波(23)和独特的单通道双放大倍数放大电路对电信号放大，同时滤除和抑制噪声信号，再通过模拟多路器(24)进行A/D转换，最终由无线通信(11)传送到计算机(12)上进行处理，通过多个角度对漏磁信号调理，为精确定定量识别提供了较为准确的信号。

所述C型磁轭具体材料为锰锌铁氧体。

所述信息放大器具体型号为PA60EU芯片。

所述霍尔元件阵列具体型号为SS94A1。

所述无线通信具体型号为nRF24L01无线收发模块。

如图2所示，由单片机控制；FPGA完成分频及提供MAX295的控制时钟和输入信号,电平变换电路把TTL电平方波变换成正负电平方波；MAX295完成在可控时钟下的输入为正负电平方波转换成输出为不平滑的正弦波，再通过一个低通滤波器做平滑处理,幅度调节电路完成对输出正弦波的幅度调节。

如图3所示，缺陷漏磁场信号经霍尔传感器转换成电信号通过聚磁器聚磁后首先经程控高通滤波器去直流和缓变信号，随后进行放大，再经抗混叠滤波器(低通滤波器)滤除高频成份，最后经模拟多路器选择进行A/D转换。其中，高通滤波器和抗混叠滤波器的截止频率受微计算机控制。微计算机是根据检测装置相对钢管移动的速度反馈信号计算出两种滤波器的截止频率，然后控制时钟发生器产生相应频率信号的。