A转换电 路5、电压放大电路6、幅值调理电路7、功率放大电路8的工作原理及电路连接一样，A/D转 换电路11、二级程控增益可调电路12、低通滤波电路13、一级电压放大电路14与A/D转换 电路16、二级程控增益可调电路17、低通滤波电路18、一级电压放大电路19的工作原理及 电路连接一样。
[0023]FPGA控制器21设定正弦查询表和余弦查询表，正弦查询表包含一个正弦波周期 的数字幅度信息，每一个数字幅度信对应正弦波中0°~360°范围的一个相位点。通过寻 址查询表地址输出相应正弦波幅度信号，然后驱动D/A转换电路1输出模拟量，余弦查询表 包含一个余弦波周期的数字幅度信息，每一个数字幅度信对应正弦波中0°~360°范围 的一个相位点。通过寻址查询表地址输出相应余弦波幅度信号，然后驱动D/A转换电路巧） 输出模拟量。
[0024] 激励信号产生电路WAD9754为核也，从AD9754的第1引脚到第14引脚连接到 FPGA控制器的14个引脚上，AD9754的第20引脚、第26引脚接地，AD9754的第24引脚、第 27引脚接正5V电源，AD9754的第28引脚接FPGA控制器的1个引脚。
[0025]X9313的第1引脚、第2引脚、第7引脚分别连接到FPGA控制器上的S 个引脚，X9313的第7引脚置1，X9313正常工作；X9313第2引脚置1且X9313 第1引脚由高电平跳变为低电平，X9313输出阻值增加；X9313第2引脚置0且 X9313第1引脚由高电平跳变为低电平，X9313输出阻值减小。设X9313输出阻值 屯，一个固定阻值J前级，输入电压为巧，输入电压为巧，，幅值调理电路计算公式：
[0026]
【主权项】
1. 一种基于FPGA的频率可调的正交ACFM检测装置，其特征在于，FPGA控制器（21) 经D/A转换电路（1)、电压放大电路（2)、幅值调理电路（3)、功率放大电路⑷与双U型正 交激励探头（9)的一组线圈相连，所述FPGA控制器（21)经D/A转换电路（5)、电压放大电 路（6)、幅值调理电路（7)、功率放大电路（8)与双U型正交激励线圈（9)的另一组线圈相 连，两组线圈在被检测试件（10)中产生交流电磁场，所述FPGA控制器（21)通过幅值调理 电路（3)与幅值调理电路（7)分别调节两路信号的幅值，正交检测探头（20)采集被检测试 件（10)中的磁场信号，所述正交检测探头（20)的一组线圈的输出信号经一级电压放大电 路（14)、低通滤波电路（13)、二级程控增益可调电路（12)、A/D转换电路（11)由所述FPGA 控制器（21)采集，所述正交检测探头（20)的另一组线圈的输出信号经一级电压放大电路 (19)、低通滤波电路（18)、二级程控增益可调电路（17)、A/D转换电路（16)由FPGA控制 器（21)采集，所述FPGA控制器（21)经D/A转换电路（15)、分别与二级程控增益可调电路 (12)、二级程控增益可调电路（17)相连，控制其增益大小。
2. 根据权利要求1所述一种基于FPGA的频率可调的正交ACFM检测装置，其特征在于， 所述FPGA控制器（21)控制两路D/A转换芯片得到频率可调相位正交的激励信号，两组激 励信号经过电压放大电路、幅值调理电路、功率放大电路后驱动双U型正交激励探头（9)， 双U型正交激励探头（9)会在试件表面产生均匀感应磁场。
3. 根据权利要求1所述一种基于FPGA的频率可调的正交ACFM检测装置，其特征在于， 所述双U型正交激励激探头（9)由U型锰锌铁氧体磁芯上垂直放置的两组线圈构成，正交 激励信号分别驱动两个正交线圈，在试件表面产生一均匀感应电流，均匀感应电流产生均 匀感应磁场，双U型正交激励激探头能够有效弥补感应电流方向对裂纹方向检测限制，该 结构的探头对任意方向裂纹均有较高的检测灵敏度。
4. 根据权利要求1所述一种基于FPGA的频率可调的正交ACFM检测装置，其特征在于， 正交检测探头（20)由缠绕在骨架上垂直放置的两个线圈组成，两个正交检测线圈分别检 测两个不同的信号：磁场强度z方向的分量ife和磁场强度X方向的分量I。
5. 根据权利要求1所述一种基于FPGA的频率可调的正交ACFM检测装置，其特征在于， 通过AD5551与AD603芯片可以实现二级程控增益可调，设置不同增益，以利于缺陷的定量 分析，AD5551第1引脚连接AD603第1引脚，AD5551芯片的第4引脚、第5引脚、第6引脚 连接到FPGA控制器上，通过FPGA控制器控制AD5551输出电压值。
6. 根据权利要求1所述一种基于FPGA的频率可调的正交ACFM检测装置，其特征在于， 所述幅值调理电路（3)和所述幅值调理电路（7)采用数字电位器X9313实现，X9313第1 引脚、第2引脚、第7引脚分别与FPGA控制器三个引脚相连，X9313的第4引脚接地，X9313 的第8引脚接正5V电源。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于FPGA的频率可调的正交ACFM检测装置，该装置采用FPGA控制器控制集成电路得到频率可调相位正交的信号，为两路激励线圈提供激励信号。根据电磁感应原理，当激励线圈靠近被测导电试件时，被测件中会产生交流电流，交流电流反过来又影响激励线圈所产生的磁场。利用正交检测探头测量磁场的变化，该磁场变化信号分两路经过两级放大后送入D/A转换芯片，由FPGA控制模块对磁场变化信号进行数字检波处理，分离出该信号幅值和相位，通过USB传输到上位机，在上位机绘制信号的时基图和蝶形图。该装置能产生相位正交激励信号，且工作频率可在0－10kHz范围内连续调节，适用于海底平台及石油管道等重要领域的无损检测与评估。
【IPC分类】G01N27-82
【公开号】CN204613152
【申请号】CN201520303025
【发明人】任万磊, 曹丙花, 范孟豹, 谢伟, 侯鹏磊, 王琪, 杨盼盼, 盛恒
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月12日