虚拟涡流检测仪的信号采集与处理

　　用户对钢制品不但要求表面质量合乎要求,而且对内部的质量(如裂纹)也有严格的要求[1].但仅靠人工完成钢制品的检测,劳动强度大,成本高,漏检错检率大,不适合企业生产要求.笔者对钢零件(如钢材、钢球、钢轨等)进行无损检测的研究,决定采用无损检测中的电涡流检测钢产品,并利用Lab-VIEW搭建虚拟仪器替代传统的涡流检测仪对涡流信号滤波去噪,在此基础上判断产品是否合格.使用虚拟仪器技术降低了检测设备的价格,使该技术能在应用上得以推广,从而使企业对钢产品的全检成为可能.

　　1　涡流无损检测

　　涡流检测是以研究涡流与试件的相互关系为基础的一种常规无损检测方法.当载有交变电流的检测线圈靠近导电材料时,由于线圈磁场的作用,材料中会感生出涡流.当材料有裂纹时,会使涡流场发生畸变,最终会导致检测线圈的阻抗发生变化.通过测定检测线圈阻抗的变化,可以得到被检材料有无缺陷的结论[2].

　　与其他无损检测方法比较,涡流检测的主要特点有:对导电材料表面和近表面缺陷的检测灵敏度较高;应用范围广,对影响感生涡流特性的各种物理和工艺因素均能实施检测;在一定条件下,能反映有关裂纹深度的信息;可在高温、薄壁管、细线、零件内孔表面等其他检测方法不适用的场合实施检测;不需用耦合剂,易于实现管,棒,线材高速、高效的自动检测[3].但长期以来,由于涡流信号包含了较为复杂的变量关系(如激励频率、提离效应、边缘效应、探头线圈、测量噪声等),阻碍了涡流检测技术的应用.随着虚拟仪器技术的迅速发展,采集到的涡流信号的可靠性,可通过优选激励频率、固定探头与零件间的距离、采用激励与接收线圈分离式的探头、多探头多采集等手段来确保.

　　2　信号采集与处理

　　2.1　电涡流信号的采集

　　虚拟仪器,就是在以计算机为核心的硬件平台上,由用户设计定义,具有虚拟面板,测试功能由测试软件实现的一种计算机系统.其实质就是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板,以多种形式表达输出检测结果,利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理,利用I/O接口设备来完成信号的采集、测量与调理,使其成为完成各种测试功能的一种计算机仪器系统.笔者使用虚拟仪器搭建系统平台,以便快捷地对信号进行采集.

　　采用的数据采集系统包括个人计算机、传感器、信号调理板、数据采集卡、应用软件.信号数据采集控制系统如图1所示.图2是样件检测模式图.

　　2.2　程序设计

　　笔者采用LabVIEW设计虚拟涡流检测仪.LabVIEW的接口分外挂式驱动接口和内嵌式驱动.外挂式驱动接口是通过LabView的Call La-brary Function功能模板实现的,其特点是除了自身的语法略有不同以外,每一个基于LabView的驱动图标与Visual C++、Visual Basic、Delphi等语言中每个驱动函数是一一对应的,其调用流程和功能完全相同;内嵌式驱动是LabView编程环境中紧密耦合的一部分,可以直接从LabVIEW的Func-tions模板中取得.因为笔者采用的不是NI(美国国家仪器公司)的数据采集卡,故使用外挂式驱动.在系统搭建中用上层函数实现AD采集,共分为以下5个步骤: