专利名称：采用磁致伸缩扭转超声导波的钢管无损检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钢管无损检测系统，尤其是涉及一种采用磁致伸缩扭转超声导波的钢管无损检测系统。
背景技术：
钢管在工业、交通等很多领域被广泛应用。在很多应用场合，钢管立柱的服役状况、是否有腐蚀破损对企业、人民的财产生命有很大影响，一些腐蚀严重的钢管立柱很难保证在发生危险情况时的正常工作。比如在高速公路上用的护栏，就算护栏没有腐蚀破损，如果护栏埋入地底的深度不够，也不能保证护栏的正常工作；如果护栏因长时间户外服役产生一些裂纹、腐蚀等状况，也不能保证护栏的正常工作。还有像好多户外铺设的气管、油管等，也需要对其服役状况进行检测。·专利号200610003437. 6公布了采用冲击弹性波测量护栏钢管立柱埋深的检测设备及检测方法，采用发振锤激发弹性波，这样激发出的波具有随机性且传播距离不远，并且此方法只能检测埋深。专利号200710053532. I公布了基于磁致伸缩扭转波检测导磁构建缺陷的装置，其中采用永磁体及线圈的方式激发出扭转波，结构体积大、使用不方便，并且激励和接收分别采用不同的探头。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用磁致伸缩扭转超声导波的钢管无损检测系统，采用在钢管立柱中激励出扭转超声导波并分析扭转超声导波在钢管立柱中的传播，得出钢管立柱的腐蚀、端面、长度等信息，达到对钢管立柱无损检测。本发明采用的技术方案是
本发明包括信号处理模块，嵌入式控制模块，脉冲放大模块，探头电缆，磁致伸缩扭转超声导波探头，磁致伸缩带材，高压气囊，信号调理模块，嵌入式显示模块，压缩空气泵；将磁致伸缩带材包裹在被测钢管表层，将磁致伸缩扭转超声导波探头包裹在磁致伸缩带材的表层，用高压气囊包裹在磁致伸缩扭转超声导波探头的表层，探头电缆的一端与磁致伸缩扭转超声导波探头连接，探头电缆的另一端分别与脉冲放大模块和信号调理模块连接，信号调理模块依次与信号处理模块和嵌入式显示模块连接，嵌入式控制模块与控制脉冲放大模块连接。所述嵌入式控制模块主要是由DSP芯片tms320f28069和直接数字频率合成芯片AD9833、集成双运放ADA4896及其外围电路组成；DSP芯片tms320f28069通过spi接口与AD9833通信，控制AD9833输出脉冲波形，AD9833的输出脉冲波形经过ADA4896进行一级放大，输入到脉冲放大模块。所述信号处理模块包括DSP芯片tms320f28069，DSP芯片tms320f28069上的一
个Α/D转换部件把信号调理模块输出的连续的模拟信号转换为数字信号，对信号进行数值平均，运行数字滤波算法得到有用信号，信号处理模块输出的信号通过USB接口输入到嵌入式显示模块。所述信号调理模块主要是由两部分组成，第一部分是由运算放大器组成的放大电路，第二部分是由两片Ltl994ims8组成的差分带通滤波器，经过滤波的信号输入到信号处理模块。所述嵌入式显示模块是由ARM嵌入式处理器AM3517AZERA和FLASH芯片和两片SDRAM芯片及其它外围电路组成，并且装载嵌入式Iinux操作系统，通过在嵌入式Iinux操作系统上进行应用编程；嵌入式处理器AM3517AZERA通过USB接口从信号处理模块中的DSP芯片tms320f28069的USB接口读取信号处理模块输出的数据，再由嵌入式显示模块中的LCD控制控制单元控制TFT液晶显示屏，将数据显示在液晶屏上。本发明具有的有益效果是
本发明可以实现对钢管立柱的腐蚀、端面、长度等进行无损检测，检测效率高，方便可 靠。极大的提高了钢管立柱的预先检测准确型。
图I是本发明总体示意图。图2是嵌入式DSP围电路图。图3是信号调理模块中的滤波电路图。图4是嵌入式控制模块中的直接数字频率合成电路图。图5嵌入式显示模块框图。图中1、信号处理模块，2、嵌入式控制模块，3、脉冲放大模块，4、探头电缆，5、磁致伸缩扭转超声导波探头，6、磁致伸缩带材，7、被测钢管，8、高压气囊，9、信号调理模块，10、嵌入式显示模块，11、压缩空气泵。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图I所示，本发明包括信号处理模块1，嵌入式控制模块2，脉冲放大模块3，探头电缆4，磁致伸缩扭转超声导波探头5，磁致伸缩带材6，高压气囊8，信号调理模块9，嵌入式显示模块10，压缩空气泵11 ;将磁致伸缩带材6包裹在被测钢管7表层，将磁致伸缩扭转超声导波探头5包裹在磁致伸缩带材6的表层，用高压气囊8包裹在磁致伸缩扭转超声导波探头5的表层，探头电缆4的一端与磁致伸缩扭转超声导波探头5连接，探头电缆4的另一端分别与脉冲放大模块3和信号调理模块9连接，信号调理模块9依次与信号处理模块I和嵌入式显示模块10连接，嵌入式控制模块2与控制脉冲放大模块3连接。如图4、图2所示，所述嵌入式控制模块2主要是由DSP芯片tms320f28069和直接数字频率合成芯片AD9833、集成双运放ADA4896及其外围电路组成；DSP芯片tms320f28069通过spi接口与AD9833通信，控制AD9833输出脉冲波形，AD9833的输出脉冲波形经过ADA4896进行一级放大，输入到脉冲放大模块3。如图2所示，所述信号处理模块I包括DSP芯片tms320f28069，DSP芯片tms320f28069上的一个Α/D转换电路把信号调理模块9输出的连续的模拟信号转换为数字信号，对信号进行数值平均，运行数字滤波算法得到有用信号，信号处理模块I输出的信号通过USB接口输入到嵌入式显示模块10。如图3所示，所述信号调理模块9主要是由两部分组成，第一部分是由运算放大器AD811组成的三级同相放大电路，第二部分是由两片Ltl994ims8组成的差分带通滤波器，经过滤波的信号输入到信号处理模块I。如图5所示，所述嵌入式显示模块10是由ARM嵌入式处理器AM3517AZERA和FLASH芯片和两片SDRAM芯片及其它外围电路组成，并且装载嵌入式Iinux操作系统，通过在嵌入式Iinux操作系统上进行应用编程；嵌入式处理器AM3517AZERA通过USB接口从信号处理模块I中的DSP芯片tms320f28069的USB接口读取信号处理模块输出的数据，再由嵌入式显示模块10中的LCD控制控制单元控制TFT液晶显示屏，将数据显示在液晶屏上。如图I所示，将磁致伸缩带材6包裹在被测钢管7表层，将磁致伸缩扭转超声导波探头5包裹在磁致伸缩带材6的表层，用高压气囊8包裹在磁致伸缩扭转超声导波探头5 的表层，开启空气泵11对高压气囊8充气，当高压气囊压力达到2. 5Mpa时停止充气，这样从里到外依次是磁致伸缩带材6、磁致伸缩扭转超声导波探头5、高压气囊8。高压气囊8的作用是将磁致伸缩带材6与磁致伸缩扭转超声导波探头5压紧使其紧贴被测钢管7表面。如图I所示，探头电缆4从磁致伸缩扭转超声导波探头5连接到脉冲放大模块3和信号调理模块9。开启嵌入式显示模块10，并且在嵌入式显示模块10中设置输出波形为频率60KHz方波，周期数为4，这些参数被图5中嵌入式ARM芯片AM3517AZERA的USB接口传输到嵌入式控制模块2并控制脉冲放大模块3输出。嵌入式控制模块2控制脉冲放大模块3输出信号的同时，控制信号处理模块I的Α/D转换电路开始采集信号调理模块9输入的信号。脉冲放大模块3输出的信号通过探头电缆4传输到磁致伸缩扭转超声导波探头5，磁致伸缩扭转超声导波探头5和磁致伸缩带材6的共同作用，产生磁致伸缩效应，在被测钢管7中产生扭转超声导波，此扭转超声导波沿着被测钢管7传播，当遇到被测钢管7的端面或着腐蚀等缺陷时，扭转超声导波因为声阻抗不连续，产生反射扭转超声导波。反射的扭转超声导波开始沿原来传播的相反方向传播，当反射的扭转超声导波经过磁致伸缩扭转超声导波探头5的位置时，被磁致伸缩扭转超声导波探头5检测到并转换为电信号从探头电缆
4传输到信号调理模块9，进一步传输到信号处理模块I。信号处理模块I根据磁致伸缩扭转超声导波探头5发出扭转超声导波的那一时刻Tl和检测到反射的扭转超声导波的那一时刻T2的时间差T=T1-T2，以及扭转超声导波在被测钢管7中的传播速度V，可以由S=V*T/2得出发生扭转超声导波反射的位置与磁致伸缩扭转超声导波探头5所在位置的轴向距离S，也即端面或腐蚀等缺陷与磁致伸缩扭转超声导波探头5的相对距离为S ;磁致伸缩扭转超声导波探头5与另一端被测钢管7的距离是可以测量的，用卷尺测量出此段距离SI，则被测钢管7的长度信息也可以通过S1+S得到。
权利要求
1.一种采用磁致伸缩扭转超声导波的钢管无损检测系统，其特征在于包括信号处理模块(1)，嵌入式控制模块(2)，脉冲放大模块(3)，探头电缆(4)，磁致伸缩扭转超声导波探头(5)，磁致伸缩带材(6)，高压气囊(8)，信号调理模块(9)，嵌入式显示模块(10)，压缩空气泵(11);将磁致伸缩带材(6)包裹在被测钢管(7)表层，将磁致伸缩扭转超声导波探头(5)包裹在磁致伸缩带材(6)的表层，用高压气囊(8)包裹在磁致伸缩扭转超声导波探头(5)的表层，探头电缆(4)的一端与磁致伸缩扭转超声导波探头(5)连接，探头电缆(4)的另一端分别与脉冲放大模块(3)和信号调理模块(9)连接，信号调理模块(9)依次与信号处理模块(I)和嵌入式显示模块(10 )连接，嵌入式控制模块(2 )与脉冲放大模块(3 )连接。
2.根据权利要求I所述的一种采用磁致伸缩扭转超声导波的钢管无损检测系统，其特征在于所述嵌入式控制模块(2)主要是由DSP芯片tms320f28069和直接数字频率合成芯片AD9833、集成双运放ADA4896及其外围电路组成；DSP芯片tms320f28069通过spi接口与AD9833通信，控制AD9833输出脉冲波形，AD9833的输出脉冲波形经过ADA4896进行一级放大，输入到脉冲放大模块(3 )。
3.根据权利要求I所述的一种采用磁致伸缩扭转超声导波的钢管无损检测系统，其特征在于所述信号处理模块(I)包括DSP芯片tms320f28069，DSP芯片tms320f28069上的一个Α/D转换部件把信号调理模块(9)输出的连续的模拟信号转换为数字信号，对信号进行数值平均，运行数字滤波算法得到有用信号，信号处理模块(I)输出的信号通过USB接口输入到嵌入式显示模块(10)。
4.根据权利要求I所述的一种采用磁致伸缩扭转超声导波的钢管无损检测系统，其特征在于所述信号调理模块(9)主要是由两部分组成，第一部分是由运算放大器组成的放大电路，第二部分是由两片Ltl994ims8组成的差分带通滤波器，经过滤波的信号输入到信号处理模块(I)。
5.根据权利要求I所述的一种采用磁致伸缩扭转超声导波的钢管无损检测系统，其特征在于所述嵌入式显示模块(10)是由ARM嵌入式处理器AM3517AZERA和FLASH芯片和两片SDRAM芯片及外围电路组成,并且装载嵌入式Iinux操作系统,通过在嵌入式Iinux操作系统上进行应用编程；嵌入式处理器AM3517AZERA通过USB接口从信号处理模块(I)中的DSP芯片tms320f28069的USB接口读取信号处理模块输出的数据，再由嵌入式显示模块(10)中的IXD控制单元控制TFT液晶显示屏，将数据显示在液晶屏上。
全文摘要
本发明公开了一种采用磁致伸缩扭转超声导波的钢管无损检测系统。被测钢管依次安装磁致伸缩带材、磁致伸缩扭转超声导波探头和高压气囊，探头电缆的一端与磁致伸缩扭转超声导波探头连接，另一端分别与脉冲放大模块和信号调理模块连接，信号调理模块依次与信号处理模块和嵌入式显示模块连接，嵌入式控制模块与控制脉冲放大模块连接。当脉冲放大模块信号经过磁致伸缩扭转超声导波探头时，在被测钢管中产生扭转超声导波在钢管中传播，当遇到钢管缺陷时，反射的超声导波被探头接收并经信号调理模块和信号处理模块进行信号处理，将钢管缺陷在嵌入式显示模块显示。本发明实现对钢管立柱的腐蚀、端面、长度等进行无损检测，检测效率高，方便可靠。
文档编号G01N29/07GK102944611SQ20121047657
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者骆苏军, 郑俊翔, 杨斌, 俞哲旦, 江亦宁, 杨堃 申请人:杭州浙大精益机电技术工程有限公司