專利名稱：一種采用磁致伸縮扭轉超聲導波的鋼管無損檢測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實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超聲導波的鋼管無損檢測系統(tǒng)。
背景技術：
鋼管在工業(yè)、交通等很多領域被廣泛應用。在很多應用場合，鋼管立柱的服役狀況、是否有腐蝕破損對企業(yè)、人民的財產生命有很大影響，一些腐蝕嚴重的鋼管立柱很難保證在發(fā)生危險情況時的正常工作。比如在高速公路上用的護欄，就算護欄沒有腐蝕破損，如果護欄埋入地底的深度不夠，也不能保證護欄的正常工作；如果護欄因長時間戶外服役產生一些裂紋、腐蝕等狀況，也不能保證護欄的正常工作。還有像好多戶外鋪設的氣管、油管等，也需要對其服役狀況進行檢測。專利號200610003437.6公布了采用沖擊彈性波測量護欄鋼管立柱埋深的檢測設備及檢測方法，采用發(fā)振錘激發(fā)彈性波，這樣激發(fā)出的波具有隨機性且傳播距離不遠，并且此方法只能檢測埋深。專利號200710053532.1公布了基于磁致伸縮扭轉波檢測導磁構建缺陷的裝置，其中采用永磁體及線圈的方式激發(fā)出扭轉波，結構體積大、使用不方便，并且激勵和接收分別采用不同的探頭。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于提供一種采用磁致伸縮扭轉超聲導波的鋼管無損檢測系統(tǒng)，采用在鋼管立柱中激勵出扭轉超聲導波并分析扭轉超聲導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，達到對鋼管立柱無損檢測。本實用新型采用的技術方案是:本實用新型包括信號處理模塊，嵌入式控制模塊，脈沖放大模塊，探頭電纜，磁致伸縮扭轉超聲導波探頭，磁致伸縮帶材，高壓氣囊，信號調理模塊，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，將磁致伸縮扭轉超聲導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超聲導波探頭的表層，探頭電纜的一端與磁致伸縮扭轉超聲導波探頭連接，探頭電纜的另一端分別與脈沖放大模塊和信號調理模塊連接，信號調理模塊依次與信號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和直接數字頻率合成芯片AD9833、集成雙運放ADA4896及其外圍電路組成；DSP芯片tms320f28069通過spi接口與直接數字頻率合成芯片AD9833通信，控制直接數字頻率合成芯片AD9833輸出脈沖波形，直接數字頻率合成芯片AD9833的輸出脈沖波形經過集成雙運放ADA4896進行一級放大，輸入到脈沖放大模塊。所述信號處理模塊:包括DSP芯片tms320f28069，DSP芯片tms320f28069上的一個A/D轉換部件把信號調理模塊輸出的連續(xù)的模擬信號轉換為數字信號，對信號進行數值平均，運行數字濾波算法得到有用信號，信號處理模塊輸出的信號通過USB接口輸入到嵌入式顯示模塊。所述信號調理模塊:主要是由兩部分組成，第一部分是由運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，經過濾波的信號輸入到信號處理模塊。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)上進行應用編程；嵌入式處理器AM3517AZERA通過USB接口從信號處理模塊中的DSP芯片tms320f28069的USB接口讀取信號處理模塊輸出的數據，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，將數據顯示在液晶屏上。本實用新型具有的有益效果是:本實用新型可以實現對鋼管立柱的腐蝕、端面、長度等進行無損檢測，檢測效率高，方便可靠。極大的提高了鋼管立柱的預先檢測準確型。

圖1是本實用新型總體示意圖。圖2是嵌入式DSP圍電路圖。圖3是信號調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字頻率合成電路圖。圖5嵌入式顯示模塊框圖。圖中:1、信號處理模塊，2、嵌入式控制模塊，3、脈沖放大模塊，4、探頭電纜，5、磁致伸縮扭轉超聲導波探頭，6、磁致伸縮帶材，7、被測鋼管，8、高壓氣囊，9、信號調理模塊，10、嵌入式顯示模塊，11、壓縮空氣泵。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。如圖1所示，本實用新型包括信號處理模塊1，嵌入式控制模塊2，脈沖放大模塊3，探頭電纜4，磁致伸縮扭轉超聲導波探頭5，磁致伸縮帶材6，高壓氣囊8，信號調理模塊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，將磁致伸縮扭轉超聲導波探頭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超聲導波探頭5的表層，探頭電纜4的一端與磁致伸縮扭轉超聲導波探頭5連接，探頭電纜4的另一端分別與脈沖放大模塊3和信號調理模塊9連接，信號調理模塊9依次與信號處理模塊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和直接數字頻率合成芯片AD9833、集成雙運放ADA4896及其外圍電路組成；DSP芯片tms320f28069通過spi接口與直接數字頻率合成芯片AD9833通信，控制直接數字頻率合成芯片AD9833輸出脈沖波形，直接數字頻率合成芯片AD9833的輸出脈沖波形經過集成雙運放ADA4896進行一級放大，輸入到脈沖放大模塊3。[0023]如圖2所示，所述信號處理模塊I包括DSP芯片tms320f28069，DSP芯片tms320f28069上的一個A/D轉換電路把信號調理模塊9輸出的連續(xù)的模擬信號轉換為數字信號，對信號進行數值平均，運行數字濾波算法得到有用信號，信號處理模塊I輸出的信號通過USB接口輸入到嵌入式顯示模塊10。如圖3所示，所述信號調理模塊9主要是由兩部分組成，第一部分是由運算放大器AD811組成的三級同相放大電路，第二部分是由兩片Ltl994ims8組成的差分帶通濾波器，經過濾波的信號輸入到信號處理模塊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)上進行應用編程；嵌入式處理器AM3517AZERA通過USB接口從信號處理模塊I中的DSP芯片tms320f28069的USB接口讀取信號處理模塊輸出的數據，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，將數據顯示在液晶屏上。如圖1所示，將磁致伸縮帶材6包裹在被測鋼管7表層，將磁致伸縮扭轉超聲導波探頭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超聲導波探頭5的表層，開啟空氣泵11對高壓氣囊8充氣，當高壓氣囊壓力達到2.5Mpa時停止充氣，這樣從里到外依次是磁致伸縮帶材6、磁致伸縮扭轉超聲導波探頭5、高壓氣囊8。高壓氣囊8的作用是將磁致伸縮帶材6與磁致伸縮扭轉超聲導波探頭5壓緊使其緊貼被測鋼管7表面。如圖1所示，探頭電纜4從磁致伸縮扭轉超聲導波探頭5連接到脈沖放大模塊3和信號調理模塊9。開啟嵌入式顯示模塊10，并且在嵌入式顯示模塊10中設置輸出波形為頻率60KHz方波，周期數為4，這些參數被圖5中嵌入式ARM芯片AM3517AZERA的USB接口傳輸到嵌入式控制模塊2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輸出信號的同時，控制信號處理模塊I的A/D轉換電路開始采集信號調理模塊9輸入的信號。脈沖放大模塊3輸出的信號通過探頭電纜4傳輸到磁致伸縮扭轉超聲導波探頭5，磁致伸縮扭轉超聲導波探頭5和磁致伸縮帶材6的共同作用，產生磁致伸縮效應，在被測鋼管7中產生扭轉超聲導波，此扭轉超聲導波沿著被測鋼管7傳播，當遇到被測鋼管7的端面或著腐蝕等缺陷時，扭轉超聲導波因為聲阻抗不連續(xù)，產生反射扭轉超聲導波。反射的扭轉超聲導波開始沿原來傳播的相反方向傳播，當反射的扭轉超聲導波經過磁致伸縮扭轉超聲導波探頭5的位置時，被磁致伸縮扭轉超聲導波探頭5檢測到并轉換為電信號從探頭電纜
4傳輸到信號調理模塊9，進一步傳輸到信號處理模塊I。信號處理模塊I根據磁致伸縮扭轉超聲導波探頭5發(fā)出扭轉超聲導波的那一時刻Tl和檢測到反射的扭轉超聲導波的那一時刻T2的時間差T=T1-T2，以及扭轉超聲導波在被測鋼管7中的傳播速度V，可以由S=V*T/2得出發(fā)生扭轉超聲導波反射的位置與磁致伸縮扭轉超聲導波探頭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超聲導波探頭5的相對距離為S ;磁致伸縮扭轉超聲導波探頭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。
權利要求1.一種采用磁致伸縮扭轉超聲導波的鋼管無損檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括信號處理模塊(1)，嵌入式控制模塊(2)，脈沖放大模塊(3)，探頭電纜(4)，磁致伸縮扭轉超聲導波探頭(5)，磁致伸縮帶材(6)，高壓氣囊(8)，信號調理模塊(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，將磁致伸縮扭轉超聲導波探頭(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超聲導波探頭(5)的表層，探頭電纜(4)的一端與磁致伸縮扭轉超聲導波探頭(5)連接，探頭電纜(4)的另一端分別與脈沖放大模塊(3)和信號調理模塊(9)連接，信號調理模塊(9)依次與信號處理模塊(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.根據權利要求1所述的一種采用磁致伸縮扭轉超聲導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和直接數字頻率合成芯片AD9833、集成雙運放ADA4896及其外圍電路組成；DSP芯片tms320f28069通過spi接口與直接數字頻率合成芯片AD9833通信，控制直接數字頻率合成芯片AD9833輸出脈沖波形，直接數字頻率合成芯片AD9833的輸出脈沖波形經過集成雙運放ADA4896進行一級放大，輸入到脈沖放大模塊(3)。
3.根據權利要求1所述的一種采用磁致伸縮扭轉超聲導波的鋼管無損檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述信號處理模塊(I)包括DSP芯片tms320f28069，DSP芯片tms320f28069上的一個A/D轉換部件把信號調理模塊(9)輸出的連續(xù)的模擬信號轉換為數字信號，對信號進行數值平均，運行數字濾波算法得到有用信號，信號處理模塊(I)輸出的信號通過USB接口輸入到嵌入式顯示模塊(10)。
4.根據權利要求1所述的一種采用磁致伸縮扭轉超聲導波的鋼管無損檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述信號調理模塊(9)主要是由兩部分組成，第一部分是由運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，經過濾波的信號輸入到信號處理模塊(I)。
5.根據權利要求1所述的一種采用磁致伸縮扭轉超聲導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)上進行應用編程；嵌入式處理器AM3517AZERA通過USB接口從信號處理模塊(I)中的DSP芯片tms320f28069的USB接口讀取信號處理模塊輸出的數據，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，將數據顯示在液晶屏上。
專利摘要本實用新型公開了一種采用磁致伸縮扭轉超聲導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、磁致伸縮扭轉超聲導波探頭和高壓氣囊，探頭電纜的一端與磁致伸縮扭轉超聲導波探頭連接，另一端分別與脈沖放大模塊和信號調理模塊連接，信號調理模塊依次與信號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。當脈沖放大模塊信號經過磁致伸縮扭轉超聲導波探頭時，在被測鋼管中產生扭轉超聲導波在鋼管中傳播，當遇到鋼管缺陷時，反射的超聲導波被探頭接收并經信號調理模塊和信號處理模塊進行信號處理，將鋼管缺陷在嵌入式顯示模塊顯示。本實用新型實現對鋼管立柱的腐蝕、端面、長度等進行無損檢測，檢測效率高，方便可靠。
文檔編號G01N29/07GK202994736SQ20122062051
公開日2013年6月12日 申請日期2012年11月20日 優(yōu)先權日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 申請人:杭州浙大精益機電技術工程有限公司