一种新型嵌入式内窥涡流集成化无损检测系统

　　1　引言

　　内窥探伤技术作为一种重要原位无损检测技术,已普遍应用于航空发动机的检修中。对于设备内部状态的原位检测,工业内窥镜检查有相当的局限性,只能发现宏观缺陷,无法检测微小缺陷及微细裂纹,无法判断是划痕还是裂纹,对裂纹的深度更是无法判定。这些缺陷在设备运行过程中存在迅速扩散的可能,给用户带来很大的安全隐患。涡流检测也是一种重要的无损检测技术,不需接触工件又不使用耦合介质,所以检测速度快,对于金属性材料表面和近表面缺陷的灵敏度很高。但单纯采用涡流检测,对于设备内部的检测目标,探头与目标的接触位置及耦合状态在无法看到的情况下很难控制,不易操作且容易漏检和误判。单一的内窥探伤或者涡流检测,对于复杂的检测对象难以实现原位检测。内窥和涡流检测集成一体,则可以使这两种方法的优势互补。随着计算机微型化和专业化的发展,嵌入式系统以其软硬件可裁剪、功耗低、体积小、集成度高等特点,在实现便携式仪器仪表的小型化、智能化、网络化等方面,越来越受到人们的重视,在测试仪器、机器视觉等各个领域得到了广泛的应用,在无损检测中也得到了应用。

　　文中提出一种嵌入式内窥涡流集成化无损检测系统的设计方案,并对其中的一些关键技术加以说明。该方案使内窥检查和涡流检测两种方法有机结合,采用嵌入式系统使检测系统小型化、智能化,完全满足了设备现场原位无损检测的需要。

　　2　检测系统的硬件设计

　　如图1所示给出了一个基于ARM9微处理器的嵌入式内窥涡流集成化无损检测系统的系统结构。整个系统由虚线框中的嵌入式系统、内窥涡流集成传感器、CMOS传感器接口、DDS激励信号产生和功率放大、涡流检测信号调理组成。

　　嵌入式系统采用韩国三星公司的S3C2440微处理器设计,S3C2440是一款基于ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式微处理器。S3C2440的主频为400 MHz,采用了5级流水线结构,具有高速缓存和内存管理单元。S3C2440提供了丰富的外围资源,主要的片内外模块包括:130个通用I/O接口和24路外部中断源,NAND Flash接口,SDRAM接口,SD卡接口,100M以太网接口,USB接口,触摸屏接口,CMOS图像传感器接口,SPI接口,I2C接口,I2S接口,PWM功能,内嵌的LCD控制器,8通道的10位ADC,电源管理等等。利用S3C2440处理器强大的资源和功能,可以容易地进行各种嵌入式系统的设计开发。

　　检测系统采用ARM嵌入式系统可以实现DDS激励信号产生、检测信号的A/D采集及波形显示、视频采集和显示、检测数据分析和缺陷判断,检测数据存贮、用户可视化操作、检测缺陷报警等功能,满足了设备现场无损检测的需要。