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专利号: 2017102973860
申请人: 陕西科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种精确检测金属板缺陷的装置,其特征在于,包括信号源(1)、桥式激励模块(2)、激励线圈(3)、接收线圈(4)、信号处理模块(5)以及电源(6);其中,所述的信号源(1)控制桥式激励模块(2)使得激励线圈(3)中产生多频交变激励信号;激励线圈(3)的多频激励信号使得被测金属板(7)在不同深度形成涡流;接收线圈(4)接收不同深度形成的涡流产生感应电压;信号处理模块(5)采集接收线圈(4)的感应电压信号进行处理鉴别缺陷点,并将信息上传至上位机(8);所述的电源(6)分别为信号源(1)、桥式激励模块(2)和信号处理模块(5)供电。

2.根据权利要求1所述的一种精确检测金属板缺陷的装置,其特征在于,所述的激励线圈(3)与接收线圈(4)均设置在同一个多层印刷电路板(9)上,且分别位于多层印刷电路板(9)两侧的一层或多层电路板上;所述接收线圈(4)由多个子接收线圈阵列排布组成,其中一个子接收线圈的圆心正投影落在激励线圈(3)的圆心上。

3.根据权利要求2所述的一种精确检测金属板缺陷的装置,其特征在于,所述的激励线圈(3)与接收线圈(4)均以螺旋线状绕制。

4.根据权利要求3所述的一种精确检测金属板缺陷的装置,其特征在于,多层的激励线圈(3)之间串联连接,多层的对应子接收线圈之间串联连接,多个子接收线圈分别与信号处理模块(5)连接。

5.根据权利要求1所述的一种精确检测金属板缺陷的装置,其特征在于,所述的激励线圈(3)与接收线圈(4)设置在距离被测金属板(7)的0-1cm处。

6.根据权利要求1所述的一种精确检测金属板缺陷的装置,其特征在于,所述的信号源(1)由多枚无源晶振、两个非门、多路选择器及计数器构成;第一非门、多路选择器、计数器、第二非门依次电路连接,且均与电源(6)连接;第一非门连接多枚晶振。

7.根据权利要求1所述的一种精确检测金属板缺陷的装置,其特征在于,所述的桥式激励模块(2)由两个场效应管驱动器及四个功率场效应管构成,两个场效应管驱动器及四个功率场效应管对应电路连接,且均与电源(6)连接;其中四个功率场效应管组成桥式电路,激励线圈(3)与桥式电路连接;第二非门分别与两个场效应管驱动器连接。

8.根据权利要求1所述的一种精确检测金属板缺陷的装置,其特征在于,所述的信号处理模块(5)由数字信号处理器及串行通信处理器构成;串行通信处理器连接数字信号处理器,且均与电源(6)连接;数字信号处理器还与多路选择器及接收线圈(4)连接。

9.根据权利要求1所述的一种精确检测金属板缺陷的装置,其特征在于,所述的信号处理模块(5)中的串行通信处理器与上位机(8)连接,用于呈现出被测金属板(7)的缺陷位置、形状信息。

10.一种基于权利要求1至9中任意一项所述的精确检测金属板缺陷的装置的测量方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:打开电源(6),为信号源(1)、桥式激励模块(2)和信号处理模块(5)供电;

步骤2:信号源(1)中的多路选择器首先选择第一晶振产生的固定频率的脉冲控制信号,该信号经计数器分频及非门反相后输送至桥式激励模块(2)中的两个场效应管驱动器,进而控制四个功率场效应管,使两组对角线桥臂的功率场效应管周期性交替导通;

步骤3:桥式激励模块(2)中两组对角线桥臂的功率场效应管的交替导通,使流过激励线圈(3)中的电流以两个相反方向周期性不断交替变化,从而使激励线圈(3)中形成基于第一晶振的固定频率为基频的多频交变激励信号;

步骤4:将激励线圈(3)和接收线圈(4)接近被测金属板(7),激励线圈(3)中的多频激励信号在被测金属板(7)的不同深度形成涡流;

步骤5:被测金属板(7)内不同深度引起的涡流使接收线圈(4)中的各子线圈中产生感应电流,进而在各子线圈上产生感应电压;

步骤6:信号处理模块(5)中的数字信号处理器依次采集接收线圈(4)中的各子线圈的感应电压信号;

步骤7:信号处理模块(5)中的数字信号处理器将采集到的接收线圈(4)中各子线圈的输出信号进行频域转换,得到基于第一晶振固定频率的基频及各个谐波分量;

步骤8:信号处理模块(5)中的数字信号处理器将所得到的基于第一晶振固定频率下的基频及各个谐波分量分别与无缺陷处的各频率分量进行减法运算,并将数值对比结果中大于设定值的测量点标记为缺陷点,忽略小于设定值的测量点;

步骤9:信号处理模块(5)中的串行通信处理器将缺陷点的位置信息上传至上位机(8);

步骤10:当完成信号源(1)中基于第一晶振固定频率下的缺陷信息检测并上传至上位机(8)后,切换信号源(1)内的多路选择器,选择下一个晶振产生的固定频率的脉冲控制信号,按照步骤2-9的方法将基于另一种固定频率下检测的金属板在该位置的缺陷信息上传至上位机(8);依次类推,直到选择最后一个晶振,得到基于最后一种固定频率下检测的金属板在该位置的缺陷信息并上传至上位机(8);

步骤11:移动设置有激励线圈(3)与接收线圈(4)的多层印刷电路板(9),测量下一处金属板的缺陷信息;

步骤12:当多层印刷电路板(9)遍历被测金属板(7)后,上位机(8)将所检测到的缺陷点位置信息进行处理,最终以三维形式呈现出被测金属板(7)的缺陷,得到被测金属板(7)内缺陷的位置、形状信息。