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基于DSP技术的电磁无损检测仪研究

时间:2019-03-03 18:18:32 来源:凤凰彩票网 作者:匿名



初始渗透率方法基于电磁无损检测以检测金属材料。它因其非破坏性,简单,快速和100%逐件检测而广泛应用于工业中。该方法主要通过测量某个信号的幅度或相位来实现材料分类和缺陷检测,该信号可以反映时域中模拟信号的初始磁导率的变化。这种钢制电磁无损检测仪器已在中国的许多工厂和矿山中得到广泛应用[1,2]。然而,在一些特殊材料工件的实际检测过程中,仍有一些缺陷信号在噪声信号中泛滥,导致检测结果不理想。本文介绍了一种新的信号处理方法,即DSP技术,以解决实际遇到的这类问题。 DSP技术首次应用于电磁无损检测,并与传统的电磁无损检测方法进行了比较。好结果。

1检测原理

由于工件本身的内部结构,材料等客观原因,几乎所有工件的初始振幅磁导率都不同。我们使用这个原理将工件本身的特征信号转换为电信号,并通过模拟模块收集信号。出来并将其发送到DSP芯片进行分析和处理。

1.1信号采集原理

初始振幅磁导率检测原理如图1所示[3]。当AC励磁线圈与AC励磁电流连接时,在线圈中产生轴向磁场强度Ha。当要测试的铁磁工件放置在线圈中时,钢片通过交变磁场交替磁化,从而大大增加了原始磁场强度Ha。然而,同时,由于工件的消磁场强度不是无限长的,并且由钢片中产生的涡流产生的附加交变磁场,两者的总和总是削弱原始施加的磁场哈哈。因此,为了便于处理,引入了有效磁导率μeff。因此,当一组测量线圈同轴地缠绕在励磁线圈上时,必须在测量线圈上产生感应电动势E.

它的大小是:

其中f激励频率,以赫兹为单位

D-测量线圈的直径,以米为单位

N-测量线圈的匝数

工件的相对磁导率

Μeff-工件的有效渗透率Ha磁化线圈中的Ha磁场强度

从等式(1)和(2)可知,当测量线圈中的感应电动势E恒定为f,D,n,Hp等时,变化量仅与相对初始磁导率有关。对钢件而言是有效的。渗透性是相关的。由于初始渗透率方法适用于钢件的100%无损检测的批量生产,因此可以认为钢件的尺寸相同,因此感应电动势主要仅与初始磁导率有关。这已在研究和现场应用中得到证实。

可以看出,初始振幅磁导率的大小与感应线圈的电压或电流密切相关。

1.2 DSP数据处理器功能

DSP系统包括CPU(TMS320LF2407A),两个存储器(IS61LV6416-15T),电源模块(TPS7670D318),锁相环等。其主要功能是处理收集的数据,完成计算等; LF2407A是一款3.3V电源的低功耗数字信号处理芯片。 DSP具有以下特征[4]:

1.计算速度快,指令周期短至25 ns,计算能力高达40 MIPS,而12 M晶体振荡器80C51微控制器的最短指令周期为1μs;

2. CPU有一个32位算术逻辑单元,一个32位累加器,程序和数据空间是分开的,指令和数据可以同时访问;

3.具有快速RAM的片上,通常可通过单独数据总线上的两个独立块访问,内存丰富。程序存储器,片上32K字* 16位;高达2.5 K字* 16位数据/程序RAM空间,2 K字的片上SRAM。可扩展的外部存储空间总共有192 K字* 16位的空间;

4.使用10位ADC实现快速中断处理和硬件I/O支持,转换时间为500 ns。

2实验设计

无损检测仪的系统结构如图2所示。信号发生器产生固定频率点信号,通过功率放大到励磁线圈,然后在测量线圈产生感应电动势。 。表示工件初始振幅磁导率的电压信号被发送到模拟电路板,经过放大,滤波,电压升高等预处理后,送到DSP进行分析,快速傅里叶变换(FFT) ),最后显示结果。测试中使用的样品选自制造商的现场。第一组是淬火铸铁挺杆。样品的直径为17毫米,长度为33毫米。共有30个,工厂用肉眼分开15个裂缝,15个无裂缝部位。其中一个非破裂部分用作参考件。在本文中,裂纹部分称为不合格零件,无裂纹零件称为合格零件。第二组是28MnCr5齿轮毛坯,直径66毫米,高16毫米。共21个,其中一个作为参考。布氏硬度施加到每个工件上,然后根据压痕的直径从小到大排列。3实验结果与分析

从图3中我们可以看出,裂缝部分(图中用▲表示)和非裂缝部分(图中用●表示)可以基本区分。图中有三个合格的部分混合到破裂部分。应该注意的是,通过人眼观察来选择这些工件的通过或失败,并且基本上可以确定裂缝部分是有缺陷的,并且不能通过肉眼确定合格部分内是否存在裂缝。因此,我们认为在裂缝部分混合的三个合格部件可能包含内部缺陷,如内部裂缝或松动。

从图4中我们可以看出,随着齿轮坯料硬度值的减小,:,系统的数字显示值也呈现上升趋势,两者之间呈线性关系。

4。结论

测试结果表明,与传统的无损检测方法相比,以TMS320LF2407A处理器为核心的DSP系统采用傅立叶算法,具有较强的滤波功能,可以更准确地提取特征信号,提高检测精度。 。虽然这种测试方法初步取得了良好的效果,但是否能够使系统的优越性得到更充分的反映还有待进一步研究。

摘录自:中国计量与测量网络

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