基于线阵涡流传感器的高速多通道涡流信号采集系统.pdf

第 32 卷　第 4 期 吉 林 大 学 学 报 ( 工 学 版 ) 　Vol. 32 　No. 4 2002 年 10 月 Journal of Jilin University ( Engineering and Technology Edition) 　Oct . 2002 ( ) 文章编号 :1671 - 5497 2002 04 - 0062 - 04 基于线阵涡流传感器的高速 多通道涡流信号采集系统 高印寒 , 吴定超 , 马增治 (吉林大学 测试科学实验中心 ,吉林 长春 　130025) 摘　要 :介绍了基于线阵涡流传感器的二维数据采集系统 ,采用了多路模拟选择开关、XR 正 交分解器和数字信号处理器 ,有效地提高了信号采集处理速度 ,并给出了系统原理图和相关器 件框图。 关键词 :线阵涡流传感器 ;XR 正交分解器 ;数字信号处理器 ;信号采集系统 中图分类号: TM9381 　　文献标识码 :A 为了提高检测速度、缩短信号处理时间及有利于信号的实时处理 ,确定涡流检测探头的型号与精度 十分重要。通过加大探头的移动速度或将单检测线圈改为多检测线圈可以缩短涡流信号实时成像处理 的时间 ,但机械扫描速度较低 ,所以本文采用线阵探头且使用电子开关 ,实现在一次扫描过程中各探头 同时进行信号采集。通过电子开关选通控制 ,可以加快信号采集速度。 1 　采集电路的设计 来自线阵涡流传感器的多路信号首先经过多路模拟开关 ,模拟开关在数字信号处理器 DSP 的控制 下对多路信号进行逻辑切换。本文选用的 A/ D7502 多路模拟开关同时选通两路 ,因此前置放大器必须 能满足两路同时输入。将放大的信号送到 XR 正交分解器 ,进行相敏检波和低通滤波处理后 ,再经过 A/ D 转换后送入数字信号处理器进行预处理 ,完成信号的实部和虚部的幅值和相角的预处理并确定它 们与扫描座标的对应关系。采集电路原理如图 1 所示。 图 1 　信号采集系统原理图 Fig. 1 　Principle diagram of signal collection system 收稿日期 ( ) 作者简介 :高印寒 1951 - ,男 ,吉林敦化人 ,吉林大学教授。 第 4 期 高印寒等 :一种基于线阵涡流传感器的高速多通道涡流信号采集系统 ·63 · 11 　传感器的选型 传统的涡流检测技术有两个缺点 : ①分辨率的限制。高分辨率是在缩小涡流场半径条件下获得的 , 因此 ,高分辨率与探头的有效扫描宽度之间存在矛盾。②大面积扫描和深层检测的限制。对于高分辨 率的大面积涡流检测 ,线阵涡流探头比传统的机械式扫描探头更具优势。近一二年间加拿大 R/ D 公司 等已成功地将这一技术应用到许多工业领域。因此 ,采用线阵涡流传感器有利于提高信号检测速度和 进行实时处理。 12 　线阵涡流传感器的工作原理 ( ) 线阵涡流探头是将很多小探头线圈按特定的结构类型密布在敞开 或封闭 的平面或曲面上 ,构成 阵列。工作时 ,采用电子学的方法按照设定的逻辑程序对阵列单元分时切换 ,将各单元获取的涡流响应 信号接入仪器的信号处理系统中 ,完成一个阵列的巡回检测。线阵涡流探头的一次检测过程相当于传 ( ) 统的单个涡流探头对部件受检面 平面或曲面 往返步进扫描的检测过程。 涡流信号的响应时间极短 ,它只需激励信号的几个周期 ,高频时主要由信号处理系统的响应时间决 ( ) 定。因此 ,线阵涡流传感器的单元切换速度快 ,使探头整体允许的 手动式或机械式驱动 扫描