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基于ZYNQ的陣列渦流無損檢測(cè)系統(tǒng)

2023年電子技術(shù)應(yīng)用第1期

蔣青松，張志杰

中北大學(xué) 儀器科學(xué)與動(dòng)態(tài)測(cè)試教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原 030051

摘要： 圓柱形金屬試件的陣列渦流檢測(cè)可以通過幾個(gè)圍繞試件布局的陣列線圈組成的探頭來完成，陣列渦流探頭由完全相同的8個(gè)線圈組成并在一定的空間結(jié)構(gòu)下完成對(duì)金屬試件的探測(cè)。設(shè)計(jì)1個(gè)基于Zynq-7020的陣列渦流檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)借助激勵(lì)通道的8個(gè)模擬開關(guān)可以對(duì)一個(gè)或多個(gè)線圈進(jìn)行激勵(lì)，借助一個(gè)8選1模擬開關(guān)可以對(duì)8個(gè)陣列線圈進(jìn)行分時(shí)采集，通過數(shù)字相敏檢波算法完成對(duì)信號(hào)的提取。試驗(yàn)結(jié)果表明，此系統(tǒng)可以保存、傳輸、處理陣列探頭的激勵(lì)信號(hào)和感應(yīng)信號(hào)，并完成測(cè)量陣列探頭靈敏度的試驗(yàn)任務(wù)。

關(guān)鍵詞： Zynq-7020 陣列渦流檢測(cè) 陣列渦流探頭模擬開關(guān)

中圖分類號(hào)：TP274
文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.222952
中文引用格式： 蔣青松，張志杰. 基于ZYNQ的陣列渦流無損檢測(cè)系統(tǒng)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2023，49(1)：52-57.
英文引用格式： Jiang Qingsong，Zhang Zhijie. Array eddy current nondestructive testing system based on ZYNQ[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(1)：52-57.

Array eddy current nondestructive testing system based on ZYNQ

Jiang Qingsong，Zhang Zhijie

Key Laboratory of Instrumentation Science & Dynamic Measurement Ministry of Education， North University of China， Taiyuan 030051， China

Abstract： The array eddy current detection of cylindrical metal specimen can be completed by several probes composed of array coils arranged around the specimen. The array eddy current probe is composed of exactly eight coils and completes the detection of metal specimen under a certain spatial structure. An array eddy current testing system based on Zynq-7020 is designed to excite one or more coils with the help of 8 analog switches of the excitation channel. With the help of an 1-in-8 analog switch, 8 array coils can be acquired in time. The signal is extracted by digital phase sensitive detection algorithm. The test results show that the system can save, transmit and process the excitation signal and induction signal of the array probe and complete the test task of measuring the sensitivity of the array probe.

Key words : Zynq-7020；array eddy current testing；array eddy current probe；analog switch

0　引言

陣列渦流檢測(cè)技術(shù)作為一種新型的無損檢測(cè)技術(shù)，不但具有常規(guī)渦流檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，還克服了常規(guī)渦流傳感器檢測(cè)速度慢的缺點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)、傳感器技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的進(jìn)步，陣列渦流檢測(cè)技術(shù)已趨于成熟^[1-2]。陣列渦流技術(shù)的檢測(cè)原理是將通入交變電流的激勵(lì)線圈放置在導(dǎo)電部件上，導(dǎo)體表面會(huì)產(chǎn)生渦流，導(dǎo)體中的缺陷會(huì)干擾渦流路徑，這種干擾可以通過檢測(cè)線圈來測(cè)量^[3]。陣列渦流傳感器探頭結(jié)構(gòu)靈活多變，能適應(yīng)復(fù)雜工況，針對(duì)某些特殊結(jié)構(gòu)工件的缺陷檢測(cè)有著獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，陣列探頭的不同布置方案會(huì)對(duì)輸出信號(hào)產(chǎn)生影響，陣列探頭會(huì)有多個(gè)線圈，通過分時(shí)復(fù)用芯片進(jìn)行通道采集^[4-6]。陣列渦流檢測(cè)的一個(gè)重要應(yīng)用是磁感應(yīng)成像，磁感應(yīng)成像的原理是利用高頻磁場(chǎng)在不接觸被測(cè)組織的情況下測(cè)量組織的電導(dǎo)率，從而重構(gòu)組織內(nèi)部電導(dǎo)率的分布情況以及檢測(cè)電導(dǎo)率的變化情況^[7-8]。陣列探頭的信號(hào)可以利用可編程門陣列（FPGA）進(jìn)行多路信號(hào)的采集和控制^[9]。Zynq-7020包含一片F(xiàn)PGA和雙核ARM Cortex-A9處理器，利用ZYNQ可以方便擴(kuò)展系統(tǒng)的功能^[10]。

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作者信息：

蔣青松，張志杰

（中北大學(xué) 儀器科學(xué)與動(dòng)態(tài)測(cè)試教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原 030051）

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