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原文传递一种电磁超声检测系统及检测方法

专利名称：	一种电磁超声检测系统及检测方法
摘要：	本发明属于增材制造缺陷检测领域，并具体公开了一种电磁超声检测系统及检测方法，其包括控制子系统、发射子系统、接收子系统和数据处理子系统，控制子系统包括实现通信的上位机和主控模块，发射子系统包括依次设置的高功率脉冲发生模块和脉冲源发射探头；检测时，上位机将外部的检测指令传输至主控模块中，主控模块根据检测指令控制高功率脉冲发生模块产生由多路Marx电路衰减型脉冲合成的脉冲串，脉冲串被脉冲源发射探头接收并发射至待测试件，以在待测试件内部产生电磁超声波，电磁超声波被接收子系统接收并送入数据处理子系统中，然后经主控模块传输回上位机。本发明可实现增材制造过程中工件的非接触式检测，具有检测精度高、检测频率多样、检测深度大等优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	华中科技大学
发明人：	来五星;陈鹏辉;张文杰;张海鸥;王桂兰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201910577368.7
公开号：	CN110243927A
代理机构：	华中科技大学专利中心
代理人：	张彩锦;曹葆青
分类号：	G01N27/90(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
主权项：	1.一种电磁超声检测系统，其特征在于，该系统适用于增材制造过程中试件内部缺陷的在线检测，其包括控制子系统、发射子系统、接收子系统和数据处理子系统，其中，所述控制子系统包括彼此通信的上位机(1)和主控模块(3)，所述发射子系统包括依次设置的高功率脉冲发生模块(4)和脉冲源发射探头(5)；检测时，所述上位机(1)将外部的检测指令传输至主控模块(3)中，该主控模块(3)根据检测指令控制所述高功率脉冲发生模块(4)产生由多路Marx电路衰减型脉冲合成的脉冲串，该脉冲串被所述脉冲源发射探头(5)接收并发射至待测试件(9)，以在待测试件(9)的表面感生出涡流，使得待测试件(9)表面的粒子振动并带动内部粒子共振进而产生电磁超声波，该电磁超声波被所述接收子系统接收并送入数据处理子系统中进行处理，然后经所述主控模块(3)传输回上位机(1)，以此完成电磁超声检测。 2.如权利要求1所述的电磁超声检测系统，其特征在于，所述主控模块(3)包括时钟触发单元和数据采集单元，该时钟触发单元包括彼此相连的CPLD(301)和计时器芯片(302)，其中所述CPLD(301)与所述数据处理子系统实现通信，所述计时器芯片(302)与所述高功率脉冲发生模块(4)实现通信；所述数据采集单元包括彼此相连的双口RAM(303)和MCU(304)，其中所述双口RAM(303)与所述CPLD(301)和所述数据处理子系统实现通信，所述MCU(304)与所述上位机(1)实现通信。 3.如权利要求2所述的电磁超声检测系统，其特征在于，所述高功率脉冲发生模块(4)包括栅极驱动器(401)、高压电源(402)和Marx电路(403)，所述栅极驱动器(401)与所述计时器芯片(302)相连，所述高压电源(402)与Marx电路(403)相连，用于为Marx电路(403)供电。 4.如权利要求1-3任一项所述的电磁超声检测系统，其特征在于，所述脉冲源发射探头(5)包括第一环形磁铁(502)、第一圆柱形磁铁(503)和换能器发射线圈(501)，所述第一环形磁铁(502)套装在所述第一圆柱形磁铁(503)的外部且同轴布置，所述换能器发射线圈(501)设于所述第一环形磁铁(502)和第一圆柱形磁铁(503)之间，并且三者整体安装在第一壳体(504)中。 5.如权利要求1-4任一项所述的电磁超声检测系统，其特征在于，所述接收子系统包括电磁超声回波探头(6)，该电磁超声回波探头(6)包括换能器差分接收线圈(601)、第二环形磁铁(602)和第二圆柱形磁铁(603)，所述第二环形磁铁(602)套装在所述第二圆柱形磁铁(603)的外部且同轴布置，并且该第二环形磁铁(602)与第二圆柱形磁铁(603)之间存在间隙，所述换能器差分接收线圈(601)设于所述第二圆柱形磁铁(603)及间隙的底部，且换能器差分接收线圈(601)、第二环形磁铁(602)和第二圆柱形磁铁(603)三者整体安装在第一壳体(504)中。 6.如权利要求4或5所述的电磁超声检测系统，其特征在于，所述换能器发射线圈(501)为圆形，其印刷在第一印刷线路板(505)上；所述换能器差分接收线圈(601)为吕字形，其印刷在第二印刷线路板(605)上，吕字形的换能器差分接收线圈(601)的两路输入对称分布，中心端接地。 7.如权利要求2所述的电磁超声检测系统，其特征在于，数据处理子系统包括依次设置的多级增益和滤波模块(7)及数据采样转换模块(8)，其中所述多级增益和滤波模块(7)与所述接收子系统相连，所述数据采样转换模块(8)与所述主控模块(3)相连。 8.如权利要求7所述的电磁超声检测系统，其特征在于，所述多级增益和滤波模块(7)包括彼此相连的多级滤波子模块(701)和多级增益子模块(702)，其中，多级滤波子模块(701)与接收子系统相连，多级增益子模块(702)与数据采样转换模块(8)相连。 9.如权利要求7所述的电磁超声检测系统，其特征在于，所述数据采样转换模块(8)包括依次连接的采样保持子模块(801)、变增益隔离子模块(802)和ADC(803)，其中，所述采样保持子模块(801)和变增益隔离子模块(802)与所述主控模块(3)中的CPLD(301)实现通信，所述ADC(803)与所述主控模块(3)中的CPLD(301)和双口RAM(303)实现通信。 10.一种电磁超声检测方法，采用如权利要求1-9任一项所述的系统实现，其特征在于，包括如下步骤： 1)外部的检测指令经上位机(1)传输至主控模块(3)中，该主控模块(3)根据检测指令控制所述高功率脉冲发生模块(4)产生由多路Marx电路衰减型脉冲合成的脉冲串； 2)脉冲串被脉冲源发射探头(5)接收并发射至待测试件(9)，以在待测试件(9)的表面感生出涡流，使得待测试件(9)表面的粒子振动并带动内部粒子共振进而产生电磁超声波； 3)电磁超声波被接收子系统接收并送入数据处理子系统中进行处理，然后经主控模块(3)传输回上位机(1)，以此完成电磁超声检测。
所属类别：	发明专利