[发明专利]一种受控式多通道超声波探伤装置及其方法

说明书

技术领域

本发明属于工业超声波探伤领域，特别涉及一种受控式多通道超声波探伤装置。

背景技术

多通道超声波探伤仪广泛应用于工业自动化超声波探伤中。多通道仪器有一种用法是：在一个探伤周期中，不是所有通道都工作一次，而是通过传感器信号决定特定的通道工作，不同探伤周期可以由不同探头工作。例如，在车轮在线多通道探伤中，钢轨两侧安装有数百个探头，只有车轮通过位置的探头工作，当车轮通过探伤区后，所有探头都完成了探伤工作。以车轮在线多通道探伤为例，对于这种用法的传统多通道超声波探伤装置包含车轮位置传感模块、前置多通道发射接收模块和探伤仪主机，前置多通道发射接收模块和车轮位置传感模块安装在钢轨和探头附近，通过信号线与探伤仪主机连接。工作过程是：当车轮通过某个探头时，被对应该探头的传感器探测，并把探测信号传输到探伤仪主机，再由主机控制多通道发射接收模块选择对应通道工作，完成探伤工作。在这种装置中，探伤仪发射接收电路模块和传感器探测电路模块是独立与探伤仪主机连接的。从工作时间上来看，首先是传感器信号传输到主机，再由主机把工作通道信号传回到前端的多通道发射接收模块。并且这两种信号均为数字信号，通常采用的数字信号输入输出模块的传输时间都在10us/bit以上。这种传统装置在使用中存在两个问题：（1）需要两组数字信号传输线，增加了装置的复杂性，降低了装置的可靠性。（2）数字信号的往复传输占用了大部分探伤时间，降低了探伤速度，相应地也限制了探伤中列车的行驶速度。本发明采用的是一种受控式多通道超声波探伤装置，把传感器探测电路和多通道发射接收电路结合起来，由传感器探测信号直接控制多通道发射接收，可以有效地解决上述两个问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题，把传感器探测电路和多通道发射接收电路结合起来，根据传感器探测到的状态直接控制对应探头工作，然后把工作探头的序号加载到探头接收的超声波模拟信号上，通过模拟信号线传输到探伤仪主机，解决传统多通道超声波探伤装置需要数字信号输入输出线路、探伤速度低等问题。

本发明采用的技术方案是，如图1所示：

一种受控式多通道超声波探伤装置，由至少一个探头1和对应的至少一个传感器2连接前端电路14，通过模拟信号传输线8连接后端电路15。

所述的探头1、传感器2与前端电路14连接，前端电路14包括与探头1连接的发射接收电路3、与传感器2连接的传感器探测电路4，发射接收电路3和传感器电路4与前置FPGA电路5连接，发射接收电路3接收的超声信号输出与超声信号放大电路6连接，超声信号放大电路6和探头序号编码电路7连接。

所述的后端电路15中的可控增益放大电路9通过模拟信号传输线8与前端电路14中的探头序号编码电路7连接，可控增益放大电路9与模数转换电路11、主控FPGA电路10之间连接，主控FPGA电路10与探伤仪CPU及总线接口电路12连接。

前端电路14中把传感器探测电路4输出信号直接输入到前置FPGA电路5，再由前置FPGA电路5确定对应探头1的相应发射接收电路3工作，同时由前置FPGA电路5控制探头序号编码电路7产生编码方波与超声信号放大电路6的输出信号合成，通过模拟信号传输线8输入到后端电路15的可控增益放大电路9中，合成信号通过模数转换电路11生成数字信号，然后通过探伤仪CPU及总线接口电路12的控制程序的探头序号解码算法13得到探头的序号和对应探头的超声信号，实现受控式多通道超声波探伤。一种受控式多通道超声波探伤装置的探伤方法，多通道超声波探伤仪完成一次发射、接收和超声信号采集的时间称为一个工作周期,把一个周期的时间分为扫描控制时段和接收传输时段,包含以下步骤：

1)在扫描控制时段，前置FPGA电路5通过扫描各个传感器探测电路4的输出信号决定哪一路发射接收电路3工作，由对应探头1发射超声波，完成扫描控制时段工作；

2)在接收传输时段，从工件内部返回的超声信号由发射接收电路3接收，通过超声信号放大电路6放大后，与由前置FPGA电路5控制生成的探头序号编码电路7输出信号合成，加载到模拟信号传输线8上，再通过可控增益放大电路9接收超声信号，放大后通过模数转换电路11把探头序号编码信号和超声信号数字化，并通过主控FPGA电路10传输到探伤仪CPU及总线接口电路12中，完成接收传输时段。

所述的完成超声信号接收传输时段后，对数字化的超声信号和探头序号编码信号通过算法13进行解码，把数字化超声信号与探头一一对应。