一種基于金屬水管的多功能全方位可拉伸渦流探測車裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于金屬水管的多功能全方位可拉伸渦流探測車裝置它包括：激勵線圈裝置、激勵信號發(fā)生裝置、檢測線圈裝置、無線遙控裝置、數(shù)據(jù)處理裝置及三維加速度傳感器；有益效果：激勵線圈裝置中的激勵線圈及檢測線圈裝置中的檢測線圈分別根據(jù)管道參數(shù)實現(xiàn)可調(diào)，且檢測線圈裝置中的檢測線圈轉(zhuǎn)動支架可伸縮調(diào)節(jié)及可360°旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，能得到待測管道多方位的數(shù)據(jù)，減小了數(shù)據(jù)分析的誤差，使本發(fā)明一種基于金屬水管的多功能全方位可拉伸渦流探測車裝置能適應(yīng)各種應(yīng)用場合的測試，同時，在待測管道內(nèi)發(fā)現(xiàn)一個異常信號的時候通過控制實施例中所述渦流探測車的前進(jìn)與后退來進(jìn)行多次重復(fù)測量，使得能很好的避免誤判。
【專利說明】一種基于金屬水管的多功能全方位可拉伸渦流探測車裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于渦流的無損檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地講，涉及一種基于金屬水管的多功能全方位可拉伸渦流探測車裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]水資源對于我們來說十分重要，城鎮(zhèn)供水管道運(yùn)輸一直是一個焦點(diǎn)問題，管道漏水不僅僅是浪費(fèi)水資源，更會帶來一些潛在的危害，比如管道腐蝕、導(dǎo)致地面路基損壞，漏水嚴(yán)重的地方更會腐蝕土壤，造成地基下陷等等。到目前為止，管道破裂的檢測方法大多采用相關(guān)分析法、壓力調(diào)整法及施工人員的經(jīng)驗判斷法等。但是這些現(xiàn)役的檢測方法中各有其優(yōu)點(diǎn)和不足，比如施工人員的經(jīng)驗判斷法多根據(jù)敲打金屬水管再趴在管道上聽聲音，這樣的方法局限性比較大，而且容易受到噪聲干擾；相關(guān)分析法成本高，投資大，而且與諸多其他因素有關(guān)；而壓力調(diào)整法只能在一段時間內(nèi)減小漏水量，治標(biāo)不治本，不能準(zhǔn)確定位和修復(fù)漏水點(diǎn)，基如此，潤流檢測技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
[0003]渦流檢測技術(shù)是以電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ)，通過檢測待測金屬管道的電磁性能變化，了解其缺陷情況或金屬特性的一種技術(shù)。原則上說，所有與電磁感應(yīng)有關(guān)的因素都可以作為渦流檢測法的檢測對象。渦流檢測方法因具有快速、非接觸測量等特點(diǎn)使其廣泛地應(yīng)用于電力、機(jī)械、航空、化工、原子能等工業(yè)領(lǐng)域。
[0004]現(xiàn)在的渦流檢測技術(shù)，其檢測裝置在一定技術(shù)上存在局限性，需要大的突破，例如:
1、研制適合各種應(yīng)用場合的高性能新式探頭仍是目前的研究熱點(diǎn)之一。
[0005]2、渦流檢測技術(shù)對缺陷大小和形狀的三維評價是產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高的必然要求，因此渦流檢測三維成像是一個重大的技術(shù)突破領(lǐng)域。
[0006]3、數(shù)據(jù)采集和處理，得到最有效、最全面和各個方向的數(shù)據(jù)，提高信噪比是信號處理的重要任務(wù)，多參數(shù)來評價材料的性能和缺陷是當(dāng)前信號處理的趨勢。
[0007]以上3個突出問題都是現(xiàn)有渦流檢測裝置不能具有，或者僅僅部分具有的功能，有一定的局限性，因此，研制出一種多功能、全方位及自動化的渦流檢測裝置是十分有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的主要目的在于，針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于金屬水管的多功能全方位可拉伸渦流探測車裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)通過調(diào)整探頭的結(jié)構(gòu)來適應(yīng)各種不同管道的測量，在待測管道內(nèi)多角度、全方位，交叉多次循環(huán)測量異常信號位置，精確度大大提聞。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種基于金屬水管的多功能全方位可拉伸渦流探測車裝置，它包括:
激勵線圈裝置，所述激勵線圈裝置包括激勵線圈支撐骨架及設(shè)置于所述激勵線圈支撐骨架上的激勵線圈；
激勵信號發(fā)生裝置，所述激勵信號發(fā)生裝置產(chǎn)生激勵信號，作用于所述激勵線圈，在待測管道中產(chǎn)生相應(yīng)的激勵信號；
檢測線圈裝置，所述檢測線圈裝置包括檢測線圈轉(zhuǎn)動支架及安裝于檢測線圈轉(zhuǎn)動支架頂端的檢測線圈，所述檢測線圈用于在遠(yuǎn)場區(qū)接收所述激勵線圈在待測管道中產(chǎn)生的激勵信號，并且將反映待測管道具體參數(shù)的激勵信號轉(zhuǎn)換為電信號；
數(shù)據(jù)處理裝置，所述數(shù)據(jù)處理裝置通過對所述檢測線圈輸出的電信號進(jìn)行采集，并通過低噪聲放大、濾波及相位差處理分析，得到反映待測管道的多組全方位數(shù)據(jù)；
三維加速度傳感器，所述三維加速度傳感器安裝于一用于控制檢測時在待測管道中前進(jìn)與后退的渦流探測車內(nèi)，與所述數(shù)據(jù)處理裝置信號連接，將所述數(shù)據(jù)處理裝置得到的反映待測管道的多組全方位數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析定位，完成對待測管道的檢測。
[0010]下面對以上方案作進(jìn)一步闡述:
作為優(yōu)選、還包括一轉(zhuǎn)動軸及一控制所述轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的電機(jī)，所述激勵線圈支撐骨架及所述檢測線圈轉(zhuǎn)動支架分別固定于所述轉(zhuǎn)動軸上，所述轉(zhuǎn)動軸與所述電機(jī)的輸出軸連接。
[0011]作為優(yōu)選、進(jìn)一步包括一無線遙控裝置，所述無線遙控裝置用于無線遠(yuǎn)距離控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)動。
[0012]作為優(yōu)選、所述檢測線圈轉(zhuǎn)動支架為包括多個伸縮桿，多個所述伸縮桿等間距連接于所述轉(zhuǎn)動軸。
[0013]作為優(yōu)選、所述激勵信號發(fā)生裝置包括單片機(jī)、與單片機(jī)電連接的CPLD芯片、波形ROM、D/A轉(zhuǎn)換器、低通濾波器、功率放大器以及為單片機(jī)供電的電源電路；
其中，所述單片機(jī)根據(jù)觸摸屏輸入頻率、幅值及占空比等參數(shù)產(chǎn)生波形控制字、頻率控制字，并將所產(chǎn)生的波形控制字、頻率控制字送至CPLD芯片，在觸摸屏上實時顯示相關(guān)波形參數(shù)，同時，通過串口將上位PC機(jī)送來的待產(chǎn)生信號的離散化波形數(shù)據(jù)實時寫入到波形ROM中；所述CPLD芯片實現(xiàn)DDS中相位累加器的功能，在參考時鐘的每個時鐘周期累加頻率控制字，并將產(chǎn)生的地址碼送到波形ROM進(jìn)行尋址；且所述CPLD芯片還實現(xiàn)地址鎖存功能，以確保在單片機(jī)更新存儲器數(shù)據(jù)時實現(xiàn)單片機(jī)地址線和數(shù)據(jù)線分時復(fù)用；所述D/A轉(zhuǎn)換器用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，并通過低通濾波器進(jìn)行平滑濾波，最后通過功率放大電路把激勵信號加載到所述激勵線圈中。
[0014]作為優(yōu)選、所述無線遙控裝置包括主控電路及與主控電路電連接的A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)碼顯示模塊、發(fā)射模塊；其中，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊用于對所述探測車裝置前進(jìn)的速度和方向進(jìn)行取樣和轉(zhuǎn)換。
[0015]作為優(yōu)選、所述數(shù)據(jù)處理裝置包括單片機(jī)模塊及與單片機(jī)模塊電連接的DSP模塊、雙口 RAM、無線采集模塊、無線接收模塊、單片機(jī)處理模塊及上位PC機(jī)；
其中，所述DSP模塊負(fù)責(zé)完成激勵響應(yīng)信號的調(diào)理、采集、數(shù)字濾波、溫度補(bǔ)償?shù)葦?shù)據(jù)處理算法的實現(xiàn)，所述DSP模塊與單片機(jī)模塊之間采用雙口 RAM實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與高速通信，單片機(jī)模塊專用于鍵盤/IXD人機(jī)接口和數(shù)據(jù)通信接口的管理，單片機(jī)模塊將DSP模塊送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時顯示，通過無線采集模塊與上位PC機(jī)通信以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的離線分析和管理，無線采集模塊負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)的采集和無線發(fā)送，再經(jīng)由編碼芯片無線發(fā)送數(shù)據(jù)，無線接收模塊主要由解碼芯片以及外圍電路組成，主要解碼出無線發(fā)送的數(shù)據(jù)，由單片機(jī)模塊讀入存儲并傳輸，單片機(jī)處理模塊主要由單片機(jī)和外圍電路組成，主要完成對數(shù)據(jù)的處理、對無線接收模塊的地址碼控制以及與上位PC機(jī)的通信，上位PC機(jī)運(yùn)行LabVIEW8.2編寫的軟件系統(tǒng)，進(jìn)行采集點(diǎn)的選擇及采集方式的設(shè)置，然后將設(shè)置好的參數(shù)通過EPP并口通信送給單片機(jī)處理模塊，進(jìn)而設(shè)置無線接收模塊上的地址碼，使其接收相應(yīng)采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)并采集相應(yīng)次數(shù)的數(shù)據(jù)，單片機(jī)處理模塊將采集到的數(shù)據(jù)通過EPP并口通信傳送給上位PC機(jī)，從而實現(xiàn)上位PC機(jī)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、存儲和實時分析等功能。
[0016]作為優(yōu)選、所述三維加速度傳感器包括AVR單片機(jī)及與所述AVR單片機(jī)電連接的加速度傳感器、加速度信號采集處理電路、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)；
其中，所述加速度傳感器輸出的信號通過一信號跟隨電路輸入到一低通濾波電路，所述低通濾波電路去除所述信號中的部分隨機(jī)干擾，將濾波后的信號傳遞到AVR單片機(jī)，AVR單片機(jī)采集信號并進(jìn)行解算，解算之后的數(shù)據(jù)再通過WSN終端節(jié)點(diǎn)以無線的方式傳送到WSN匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)通過串口線與計算機(jī)相連接，最后在計算機(jī)上進(jìn)行上位機(jī)演示，同時因為匯聚節(jié)點(diǎn)集成有W1-FI模塊，故而通過設(shè)置W1-Fi模塊在指定IP地址的計算機(jī)上獲得系統(tǒng)定位信息，其中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)上集成有加速度傳感器MMA7260、AVR單片機(jī)和濾波電路。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:
其一、本發(fā)明一種基于金屬水管的多功能全方位可拉伸渦流探測車裝置所設(shè)有的檢測線圈轉(zhuǎn)動支架為包括多個伸縮桿，多個所述伸縮桿等間距連接于所述轉(zhuǎn)動軸，使得在實時應(yīng)用時，通過伸縮桿的伸縮，檢測線圈轉(zhuǎn)動支架的支架頂端能夠貼緊不同直徑大小的管道內(nèi)壁，且在管道內(nèi)壁通過電機(jī)帶動檢測線圈的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)檢測線圈多方位轉(zhuǎn)動，多角度獲取管壁不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。
[0018]其二、多個檢測線圈在遠(yuǎn)場區(qū)能夠接收反應(yīng)管道內(nèi)外壁缺陷情況的渦流信號，數(shù)據(jù)處理裝置針對檢測線圈輸出的電信號和激勵線圈的激勵信號通過上位PC機(jī)中的Iabview編程系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到反應(yīng)金屬水管多組不同數(shù)據(jù)，求相位差和幅度進(jìn)行整合分析，并通過三維加速度傳感器的位置信息和Iabview的相位分析圖成像直觀的看出待測管道的情況。
[0019]其三、激勵線圈和檢測線圈的距離可以自由的調(diào)節(jié)，且線圈匝數(shù)可以自由的增減更換，使得檢測車在一定程度上能夠適應(yīng)各種應(yīng)用場合的測試，并且檢測線圈在電機(jī)的作用下可以360°旋轉(zhuǎn)，得到待測管多方位的數(shù)據(jù)，減小了數(shù)據(jù)分析的誤差，可遙控檢測車可以在發(fā)現(xiàn)一個異常信號的時候通過控制渦流探測車前進(jìn)與后退來進(jìn)行多次重復(fù)測量，很好的避免了誤判。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明一種基于金屬水管的多功能全方位可拉伸渦流探測車裝置的工作原理方框圖；
圖2為本發(fā)明中所述檢測線圈裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為所述轉(zhuǎn)動軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明一種基于金屬水管的多功能全方位可拉伸渦流探測車裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實施例，參照附圖做進(jìn)一步說明?！揪唧w實施方式】
[0022]以下將結(jié)合附圖及具體實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，以便更清楚、直觀地理解本發(fā)明的發(fā)明實質(zhì)。
[0023]結(jié)合圖1、圖2、圖3及圖4所示，一種基于金屬水管的多功能全方位可拉伸渦流探測車裝置，它包括:
激勵線圈裝置20，所述激勵線圈裝置20包括激勵線圈支撐骨架201及設(shè)置于激勵線圈支撐骨架201上的激勵線圈；
激勵信號發(fā)生裝置40，所述激勵信號發(fā)生裝置40產(chǎn)生激勵信號，作用于所述激勵線圈，在待測管道中產(chǎn)生相應(yīng)的激勵信號；
檢測線圈裝置60，所述檢測線圈裝置60包括檢測線圈轉(zhuǎn)動支架601及安裝于檢測線圈轉(zhuǎn)動支架601頂端的檢測線圈602，所述檢測線圈602用于在遠(yuǎn)場區(qū)接收所述激勵線圈在待測管道中產(chǎn)生的激勵信號，并且將反映待測管道具體參數(shù)的激勵信號轉(zhuǎn)換為電信號；
數(shù)據(jù)處理裝置100，所述數(shù)據(jù)處理裝置100通過對所述檢測線圈602輸出的電信號進(jìn)行采集，并通過低噪聲放大、濾波及相位差處理分析，得到反映待測管道的多組全方位數(shù)據(jù)；三維加速度傳感器120，所述三維加速度傳感器120安裝于用于控制檢測時在待測管道中前進(jìn)與后退的渦流探測車140內(nèi)，與所述數(shù)據(jù)處理裝置100信號連接，將所述數(shù)據(jù)處理裝置100得到的反映待測管道的多組全方位數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析定位，完成對待測管道的檢測。
[0024]同時,在本發(fā)明中，作為優(yōu)選、還包括一轉(zhuǎn)動軸55及一控制所述轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的電機(jī)，所述激勵線圈支撐骨架201及所述檢測線圈轉(zhuǎn)動支架601分別固定于所述轉(zhuǎn)動軸55上，所述轉(zhuǎn)動軸55與所述電機(jī)的輸出軸連接。
[0025]作為優(yōu)選，進(jìn)一步包括一無線遙控裝置80，所述無線遙控裝置80用于無線遠(yuǎn)距離控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)動，且所述檢測線圈轉(zhuǎn)動支架601為包括多個伸縮桿，多個所述伸縮桿等間距連接于所述轉(zhuǎn)動軸55上，相對應(yīng)的，所述檢測線圈602設(shè)為多個，分別固定于伸縮桿的頂部，且在本發(fā)明中，所述伸縮桿設(shè)為八個，檢測線圈602相對應(yīng)的設(shè)置有八個。
[0026]需要說明的是，為使激勵線圈、檢測線圈602、激勵信號發(fā)生裝置40、數(shù)據(jù)處理裝置100不受外界干擾，在具體應(yīng)用時，還包括激勵線圈保護(hù)套筒，所述激勵線圈保護(hù)套筒設(shè)有一可自由開關(guān)的密封蓋，所述激勵線圈(未圖示)置于所述激勵線圈保護(hù)套筒內(nèi)實現(xiàn)密封；使得在檢測時根據(jù)需要，打開密封蓋，實現(xiàn)不同規(guī)格激勵線圈的更換；檢測線圈保護(hù)套筒，所述檢測線圈轉(zhuǎn)動支架601的頂端設(shè)有檢測線圈保護(hù)套筒，多個所述檢測線圈602分別置于所述檢測線圈保護(hù)套筒內(nèi)實現(xiàn)自身的保護(hù)與密封；同理，打開檢測線圈保護(hù)套筒，能實現(xiàn)不同規(guī)格檢測線圈602的更換，即調(diào)整檢測線圈602的匝數(shù)，來滿足檢測時的需要；激勵信號發(fā)生裝置保護(hù)套，用于保護(hù)激勵信號發(fā)生裝置40在管道內(nèi)不受水體等物質(zhì)的干擾；數(shù)據(jù)處理裝置保護(hù)套，用以保護(hù)數(shù)據(jù)處理裝置100不受水等物質(zhì)的破壞。
[0027]進(jìn)一步的，所述激勵信號發(fā)生裝置40包括單片機(jī)、與單片機(jī)電連接的CPLD芯片、D/A轉(zhuǎn)換器、波形ROM、低通濾波器、功率放大器以及為單片機(jī)供電的電源電路；其中，所述單片機(jī)選用Winbond公司的W77E058 ;所述CPLD芯片選用Altera公司的EPM7128SLC84-15 ;所述D/A轉(zhuǎn)換器選用了 Maxim公司的MAX507，它是12位電壓型輸出的DA芯片；所述波形ROM選用的是Atmel公司的8位存儲器AT28C64B，其選用兩片分別來存儲波形數(shù)據(jù)的低8位和高4位；所述單片機(jī)根據(jù)觸摸屏輸入頻率、幅值和占空比等參數(shù)產(chǎn)生波形控制字、頻率控制字并將所產(chǎn)生的波形控制字、頻率控制字送至CPLD芯片，在觸摸屏上實時顯示相關(guān)波形參數(shù)，同時，通過串口將上位PC機(jī)送來的待產(chǎn)生信號的離散化波形數(shù)據(jù)實時寫入到波形ROM中；所述CPLD芯片實現(xiàn)DDS中相位累加器的功能，在參考時鐘的每個時鐘周期累加頻率控制字，并將產(chǎn)生的地址碼送到波形ROM進(jìn)行尋址；且所述CPLD芯片還實現(xiàn)地址鎖存功能，以確保在單片機(jī)更新存儲器數(shù)據(jù)時實現(xiàn)單片機(jī)地址線和數(shù)據(jù)線分時復(fù)用；所述D/A轉(zhuǎn)換器用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，并通過低通濾波器進(jìn)行平滑濾波，最后通過功率放大電路把激勵信號加載到所述激勵線圈中；
且所述無線遙控裝置80包括主控電路及與主控電路電連接的A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)碼顯示模塊、發(fā)射模塊；其中，所述A/D轉(zhuǎn)換部分由于要對二路(速度和方向)進(jìn)行取樣和轉(zhuǎn)換，因此我們采用ADC0809芯片，接受控制端的主要目的是接受發(fā)送端送來的速度和方向數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)對直流電機(jī)的方向和速度控制。
[0028]更進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)處理裝置100包括單片機(jī)模塊及與單片機(jī)模塊電連接的DSP模塊、雙口 RAM與、無線采集模塊、無線接收模塊、單片機(jī)處理模塊及上位PC機(jī)；
其中，所述DSP模塊負(fù)責(zé)完成激勵響應(yīng)信號的調(diào)理、采集、數(shù)字濾波、溫度補(bǔ)償?shù)葦?shù)據(jù)處理算法的實現(xiàn)，所述DSP模塊與單片機(jī)模塊之間采用雙口 RAM實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與高速通信，單片機(jī)模塊專用于鍵盤/LCD人機(jī)接口和數(shù)據(jù)通信接口的管理，單片機(jī)模塊將DSP模塊送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時顯示，通過無線采集模塊與上位PC機(jī)通信以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的離線分析和管理，完成對待測管道的檢測；無線采集模塊負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)的采集和無線發(fā)送，由一個單片機(jī)AT89C52控制A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再經(jīng)由編碼芯片PT2262無線發(fā)送數(shù)據(jù)，且每次并行無線發(fā)送六位數(shù)據(jù)，無線接收模塊主要由解碼芯片PT 2272以及外圍電路組成，主要解碼出無線發(fā)送的數(shù)據(jù)，由單片機(jī)AT89C52讀入存儲并傳輸，單片機(jī)處理模塊主要由一個單片機(jī)AT89C52和外圍電路組成，主要完成對數(shù)據(jù)的處理、對接收模塊的地址碼控制以及與上位PC機(jī)的通信，上位PC機(jī)運(yùn)行LabVIEW8.2編寫的軟件系統(tǒng)，進(jìn)行采集點(diǎn)的選擇及采集方式的設(shè)置，然后將設(shè)置好的參數(shù)通過EPP并口通信送給單片機(jī)處理模塊，進(jìn)而設(shè)置無線接收模塊上的地址碼，使其接收相應(yīng)采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)并采集相應(yīng)次數(shù)的數(shù)據(jù)，單片機(jī)處理模塊將采集到的數(shù)據(jù)通過EPP并口通信傳送給上位PC機(jī)，從而實現(xiàn)上位PC機(jī)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、存儲和實時分析等功能。
[0029]同時，所述三維加速度傳感器120包括AVR單片機(jī)及與AVR單片機(jī)電連接的加速度傳感器、、加速度信號采集處理電路、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)；
其中，所述加速度傳感器輸出的信號通過信號跟隨電路輸入到一低通濾波電路，所述低通濾波電路去除所述信號中的部分隨機(jī)干擾，將濾波后的信號傳遞到AVR單片機(jī)，AVR單片機(jī)采集信號并進(jìn)行解算，解算之后的數(shù)據(jù)再通過WSN終端節(jié)點(diǎn)以無線的方式傳送到WSN匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)通過串口線與計算機(jī)相連接，最后在計算機(jī)上進(jìn)行上位機(jī)演示，同時因為匯聚節(jié)點(diǎn)集成有W1-FI模塊，故而通過設(shè)置W1-Fi模塊在指定IP地址的計算機(jī)上獲得系統(tǒng)定位信息，其中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)上集成有加速度傳感器MMA7260、AVR單片機(jī)和濾波電路。
[0030]綜上所述，本發(fā)明一種基于金屬水管的多功能全方位可拉伸渦流探測車 裝置在具體實踐時，根據(jù)待測管道的直徑、壁厚、磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率等相關(guān)
參數(shù)，求出相應(yīng)的激勵線圈和檢測線圈602的參數(shù)，在配套的工具箱中，選出接近或者相應(yīng)要求的線圈分別安裝在激勵線圈支撐骨架201和檢測線圈轉(zhuǎn)動支架601的各個伸縮桿頂端，并且把密封蓋密封好，接著根據(jù)待測金屬管道的直徑調(diào)節(jié)檢測線圈轉(zhuǎn)動支架601的半徑以達(dá)到貼緊管壁的要求，并且調(diào)節(jié)激勵線圈與多個檢測線圈602的距離來使測量效果達(dá)到最佳，與此同時，調(diào)節(jié)渦流探測車140上的直立支桿141的高度，使其與檢測線圈602半徑的大小一致，這樣一個測量待測管道的渦流探測車已經(jīng)調(diào)整好，很有效的適應(yīng)了各種不同管道的檢測要求。
[0031]在激勵信號發(fā)生裝置40中的觸摸屏輸入相應(yīng)的渦流信號，并且可以通過示波器或者其他儀器檢驗輸出的信號是否一致，如果一致則表明已經(jīng)調(diào)節(jié)成功，接著打開驅(qū)動渦流探測車140的開關(guān)，現(xiàn)在地面上進(jìn)行簡單的前進(jìn)后退控制，看渦流探測車140是否正常運(yùn)行，檢測線圈轉(zhuǎn)動支架601能否轉(zhuǎn)動，如果一切正常，則渦流探測車140的準(zhǔn)備階段已經(jīng)就緒。
[0032]把渦流探測車140放入待測管道中，啟動加速度傳感器和無線模塊的開關(guān)，在上位機(jī)中打開處理分析的軟件labview，觀察是否能正常運(yùn)行，波形圖是否正常，加速度傳感器傳回到電腦的位置信息是否與當(dāng)前位置吻合，一切準(zhǔn)備就緒后便可以操縱渦流探測車140在待測金屬管道內(nèi)運(yùn)行。
[0033]渦流探測車140原則上應(yīng)該勻速前進(jìn)，也可以非勻速測量，視實際情況而定，當(dāng)渦流探測車140在待測金屬管道中運(yùn)行時，通過觀察波形的變化來實時控制，如果波形正常，則無需轉(zhuǎn)動檢測線圈轉(zhuǎn)動支架601，此時，多個檢測線圈602接收到的信號，基本上已經(jīng)是待測管道的全方位信息，正常情況下無需通過無線遙控裝置80控制檢測線圈602的轉(zhuǎn)動，而當(dāng)為了避免誤判時，再通過轉(zhuǎn)動檢測線圈轉(zhuǎn)動支架601進(jìn)行對比分析，如果出現(xiàn)了異常信號，則通過轉(zhuǎn)動檢測線圈602來對異常信號的位置進(jìn)行反復(fù)測量，對比分析，為了與裂口前后的位置進(jìn)行對比，還可以控制渦流探測車140在破裂口位置內(nèi)前后前進(jìn)和后退，得出反應(yīng)管道裂紋的相關(guān)信息。
[0034]通過數(shù)據(jù)處理裝置100采集回信號后經(jīng)過數(shù)據(jù)處理模塊的相應(yīng)處理把信號通過無線傳輸?shù)缴衔籔C機(jī)內(nèi)，在上位PC機(jī)的Iabview編程系統(tǒng)中直觀的能夠看出渦流信號的成像，結(jié)合異常信號和加速度傳感器的位移信號完成對待測管道的檢測工作，具體的工作原理方框圖如圖1所示。
[0035]藉此，本發(fā)明一種基于金屬水管的多功能全方位可拉伸渦流探測車裝置，所設(shè)有的可自由伸縮的檢測線圈轉(zhuǎn)動支架601，使得在實時應(yīng)用時，檢測線圈轉(zhuǎn)動支架601的支架頂端能夠貼緊不同直徑大小的管道內(nèi)壁，且在管道內(nèi)壁通過微型小電機(jī)帶動檢測探頭70的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)檢測線圈602能自由旋轉(zhuǎn)，多方位，多角度獲取管壁不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。且多個檢測線圈602在遠(yuǎn)場區(qū)能夠接收反應(yīng)管道內(nèi)外壁缺陷情況的渦流信號，數(shù)據(jù)處理裝置針對檢測線圈602輸出的電信號和激勵線圈(未圖示)產(chǎn)生的激勵信號通過Iabview編程系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到反應(yīng)金屬水管多組不同數(shù)據(jù)，求相位差和幅度進(jìn)行整合分析，并通過三維加速度傳感器120的位置信息和Iabview的相位分析圖成像直觀的看出待測管道的情況。
[0036]同時，激勵線圈(未圖示)和檢測線圈602的距離可以自由的調(diào)節(jié)，且線圈匝數(shù)可以自由的增減更換，使得渦流探測車140在一定程度上能夠適應(yīng)各種應(yīng)用場合的測試，并且檢測線圈602在微型小電機(jī)的作用下可以360°旋轉(zhuǎn)，得到待測管多方位的數(shù)據(jù)，減小了數(shù)據(jù)分析的誤差，渦流探測車140可以在發(fā)現(xiàn)一個異常信號的時候通過前進(jìn)與后退來進(jìn)行多次重復(fù)測量，很好的避免誤判。從而，本發(fā)明一種基于金屬水管的多功能全方位可拉伸渦流探測車裝置，相對于傳統(tǒng)的渦流檢測設(shè)備，能適應(yīng)各種場合，數(shù)據(jù)采集和處理，得到最有效、最全面的反饋，能得到有效普及并廣泛應(yīng)用。
[0037]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制其專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于金屬水管的多功能全方位可拉伸渦流探測車裝置，其特征在于，它包括: 激勵線圈裝置，所述激勵線圈裝置包括激勵線圈支撐骨架及設(shè)置于所述激勵線圈支撐骨架上的激勵線圈； 激勵信號發(fā)生裝置，所述激勵信號發(fā)生裝置產(chǎn)生激勵信號，作用于所述激勵線圈，在待測管道中產(chǎn)生相應(yīng)的激勵信號； 檢測線圈裝置，所述檢 測線圈裝置包括檢測線圈轉(zhuǎn)動支架及安裝于檢測線圈轉(zhuǎn)動支架頂端的檢測線圈，所述檢測線圈用于在遠(yuǎn)場區(qū)接收所述激勵線圈在待測管道中產(chǎn)生的激勵信號，并且將反映待測管道具體參數(shù)的激勵信號轉(zhuǎn)換為電信號； 數(shù)據(jù)處理裝置，所述數(shù)據(jù)處理裝置通過對所述檢測線圈輸出的電信號進(jìn)行采集，并通過低噪聲放大、濾波及相位差處理分析，得到反映待測管道的多組全方位數(shù)據(jù)； 三維加速度傳感器，所述三維加速度傳感器安裝于一用于控制檢測時在待測管道中前進(jìn)與后退的渦流探測車內(nèi)，與所述數(shù)據(jù)處理裝置信號連接，將所述數(shù)據(jù)處理裝置得到的反映待測管道的多組全方位數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析定位，完成對待測管道的檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于金屬水管的多功能全方位可拉伸渦流探測車裝置，其特征在于，還包括一轉(zhuǎn)動軸及一控制所述轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的電機(jī)，所述激勵線圈支撐骨架及所述檢測線圈轉(zhuǎn)動支架分別固定于所述轉(zhuǎn)動軸上，所述轉(zhuǎn)動軸與所述電機(jī)的輸出軸連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于金屬水管的多功能全方位可拉伸渦流探測車裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一無線遙控裝置，所述無線遙控裝置用于無線遠(yuǎn)距離控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于金屬水管的多功能全方位可拉伸渦流探測車裝置，其特征在于，所述檢測線圈轉(zhuǎn)動支架為包括多個伸縮桿，多個所述伸縮桿等間距連接于所述轉(zhuǎn)動軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于金屬水管的多功能全方位可拉伸渦流探測車裝置，其特征在于，所述激勵信號發(fā)生裝置包括單片機(jī)、與單片機(jī)電連接的CPLD芯片、波形ROM、D/A轉(zhuǎn)換器、低通濾波器、功率放大器以及為單片機(jī)供電的電源電路； 其中，所述單片機(jī)根據(jù)觸摸屏輸入頻率、幅值及占空比等參數(shù)產(chǎn)生波形控制字、頻率控制字，并將所產(chǎn)生的波形控制字、頻率控制字送至CPLD芯片，在觸摸屏上實時顯示相關(guān)波形參數(shù)，同時，通過串口將上位PC機(jī)送來的待產(chǎn)生信號的離散化波形數(shù)據(jù)實時寫入到波形ROM中；所述CPLD芯片實現(xiàn)DDS中相位累加器的功能，在參考時鐘的每個時鐘周期累加頻率控制字，并將產(chǎn)生的地址碼送到波形ROM進(jìn)行尋址；且所述CPLD芯片還實現(xiàn)地址鎖存功能，以確保在單片機(jī)更新存儲器數(shù)據(jù)時實現(xiàn)單片機(jī)地址線和數(shù)據(jù)線分時復(fù)用；所述D/A轉(zhuǎn)換器用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，并通過低通濾波器進(jìn)行平滑濾波，最后通過功率放大電路把激勵信號加載到所述激勵線圈中。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于金屬水管的多功能全方位可拉伸渦流探測車裝置，其特征在于，所述無線遙控裝置包括主控電路及與主控電路電連接的A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)碼顯示模塊、發(fā)射模塊；其中，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊用于對所述探測車裝置前進(jìn)的速度和方向進(jìn)行取樣和轉(zhuǎn)換。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于金屬水管的多功能全方位可拉伸渦流探測車裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括單片機(jī)模塊及與單片機(jī)模塊電連接的DSP模塊、雙口 RAM、無線采集模塊、無線接收模塊、單片機(jī)處理模塊及上位PC機(jī)； 其中，所述DSP模塊負(fù)責(zé)完成激勵響應(yīng)信號的調(diào)理、采集、數(shù)字濾波、溫度補(bǔ)償?shù)葦?shù)據(jù)處理算法的實現(xiàn)，所述DSP模塊與單片機(jī)模塊之間采用雙口 RAM實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與高速通信，單片機(jī)模塊專用于鍵盤/IXD人機(jī)接口和數(shù)據(jù)通信接口的管理，單片機(jī)模塊將DSP模塊送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時顯示，通過無線采集模塊與上位PC機(jī)通信以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的離線分析和管理，無線采集模塊負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)的采集和無線發(fā)送，再經(jīng)由編碼芯片無線發(fā)送數(shù)據(jù)，無線接收模塊主要由解碼芯片以及外圍電路組成，主要解碼出無線發(fā)送的數(shù)據(jù)，由單片機(jī)模塊讀入存儲并傳輸，單片機(jī)處理模塊主要由單片機(jī)和外圍電路組成，主要完成對數(shù)據(jù)的處理、對無線接收模塊的地址碼控制以及與上位PC機(jī)的通信，上位PC機(jī)運(yùn)行LabVIEW8.2編寫的軟件系統(tǒng)，進(jìn)行采集點(diǎn)的選擇及采集方式的設(shè)置，然后將設(shè)置好的參數(shù)通過EPP并口通信送給單片機(jī)處理模塊，進(jìn)而設(shè)置無線接收模塊上的地址碼，使其接收相應(yīng)采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)并采集相應(yīng)次數(shù)的數(shù)據(jù)，單片機(jī)處理模塊將采集到的數(shù)據(jù)通過EPP并口通信傳送給上位PC機(jī)，從而實現(xiàn)上位PC機(jī)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、存儲和實時分析等功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于金屬水管的多功能全方位可拉伸渦流探測車裝置，其特征在于，所述三維加速度傳感器包括AVR單片機(jī)及與所述AVR單片機(jī)電連接的加速度傳感器、加速度信號采集處理電路、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)； 其中，所述加速度傳感器輸出的信號通過一信號跟隨電路輸入到一低通濾波電路，所述低通濾波電路去除所述信號中的部分隨機(jī)干擾，將濾波后的信號傳遞到AVR單片機(jī)，AVR單片機(jī)采集信號并進(jìn)行解算，解算之后的數(shù)據(jù)再通過WSN終端節(jié)點(diǎn)以無線的方式傳送到WSN匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)通過串口線與計算機(jī)相連接，最后在計算機(jī)上進(jìn)行上位機(jī)演示，同時因為匯聚節(jié)點(diǎn)集成有W1-FI模塊，故而通過設(shè)置W1-Fi模塊在指定IP地址的計算機(jī)上獲得系統(tǒng)定位信息，其中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)上集成有加速度傳感器MMA7260、AVR單片機(jī)和濾波電路。`
【文檔編號】G01N27/90GK103728369SQ201310753437
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】郭超明, 陳霞 申請人:湛江師范學(xué)院