基于虚拟仪器和传感器阵列技术的综合无损检测系统

　　1　系统组成以及主要功能和工作原理

　　本系统由软件和硬件两部分组成。硬件部分采用DAQ板,通过A/D转换等功能,将放大的传感器信号采集到计算机;软件部分通过程序将采集的传感器信号进行分析、处理和显示。

　　在系统设计中,考虑到相控阵相控延时发射电路的复杂性,并且随着阵元数目的增加,控阵电路制作的复杂性和成本都显著增加等情况,笔者把相控阵方式列为进一步研究的内容,暂时先采用普通阵列探头(如线阵、凸阵探头等),主要起提高探测能力和探测范围的作用,并且阵元只取8个。系统工作时将自动调用探伤工艺进行超声、涡流和磁记忆常规探伤和智能综合探伤,并自动判伤,发现缺陷给出声光报警,对缺陷进行分析、处理、结果存储和输出打印探伤报告。

　　2　设计要点

　　下面是在设计中需要考虑和解决的问题:

　　(1)“综合”问题:“综合”不是三种无损探伤方式的简单叠加,而是通过信息融合技术把三种探伤方式获得的信息有机地结合起来,不仅可以优势互补,还有可能发现新的有价值的信息。这里的信息融合包括数据融合和图像融合,数据融合也称为多传感器融合,它在本系统中解决多种探伤方式和每个探伤方式中多个传感器获得的信息或数据的“综合”问题,即从数据到图像的问题;图像融合技术包括图像配准和图像融合两个方面,它在本系统中解决多种探伤方式成像以后的图像“综合”问题,即从图像到图像的问题。

　　(2)“智能化”问题:“智能”主要体现在利用计算机技术把无损检测和无损评价有机地结合起来。由于数字化的探伤仪器在我国已经初步实现产业化,这就使得探伤仪智能化和综合化变得可能。但由于缺乏多学科的相关知识和一些技术上的具体问题,当前在此方面的研究尚处于初级阶段。在本系统中,“智能”主要体现在探伤软件上。

　　(3)信号处理问题:信号处理是无损检测中极其重要的环节。在各检测子系统中,进入模拟量输入通道的信号中含有各种噪声与干扰,它们来自信号源本身、传感器和外界干扰等。为了提高信噪比,需要综合运用小波分析和数字滤波等先进的信号处理技术,以提高缺陷的检测灵敏度和准确性。

　　(4)成像问题[1]:从信息量的角度看,一幅图像所包含的信息远比几个数据或几条曲线要多。显然,通过成像技术可以解决由于使用多传感器而带来的大信息量问题。在本系统中,成像有两种情况,第一种是通过把阵列超声或涡流探头放在由步进电机控制的三维精密定位扫描装置上进行扫描成像,对于这种情况应用图像配准和融合技术进行处理分析;第二种情况通过把不同传感器获得的数据进行多传感器数据融合方式进行处理分析,情况需要时通过数据重建成像。