[发明专利]一种全数字化高精度三维漏磁信号采集装置

说明书

技术领域

本发明涉及信号采集装置技术领域，具体涉及一种全数字化高精度三维漏磁信号采集装置。

背景技术

作为一种常见的铁磁性材料：钢铁在国民经济中应用极为广泛，但很多钢制产品在使用过程中受外界环境的腐蚀和载荷作用，材料可能会出现缺陷，导致材料结构、形状发生变化。对铁磁性材料制品进行漏磁检测来发现缺陷是目前应用最为广泛的一种无损检测技术。当前漏磁检测设备主要采用一维漏磁检测，但为了精准地确定缺陷的大小，往往需要检测缺陷的三维漏磁场。

在《电测与仪表》中已发表的文献“三维漏磁检测实验平台的研制”（出版日：2011.4，期刊号：ISSN：1001-1390）中公开了一种检测方案：使用3个磁传感器紧密安装在一起，且相互垂直，分别用于检测管道某个位置的径向、轴向和周向漏磁分量，可以实现三维漏磁场的检测。在另一篇刊登在《机电产品开发与创新》的文献“基于三维漏磁测量的腐蚀检测探头设计”（出版日：2011.6，期刊号：1002-6673）中，也提出了一种类似的方案：将3个霍尔传感器分xyz三个方向摆放，分别探测各方向的漏磁场强度，实现缺陷三维漏磁检测。申请号为201010266215.X的专利申请“低功耗智能三维漏磁检测探头”和申请号为201110051160.5的专利申请“金属管道腐蚀缺陷全数字化三维漏磁信号采集系统”也均是通过使用三个一维漏磁传感器来分别测量三个相互垂直方向上的磁场分量，来达到三维漏磁检测的目的，但两篇文献以及两个专利申请中提到的这种三维检测方式存在着固有缺陷，即不可能将多个磁敏传感器的测点位置重合在一点，受传感器本身大小所限，两个传感器检测中心之间的距离至少是3-4mm，因此在测量空间某点的三维漏磁场时实际测得的是空间中三个不同点上的漏磁场数据，存在较大位置误差；同时，在上述文献和专利申请中所提出的三维漏磁检测均采用多路复用的方式，对每组传感器进行分时选通，这就导致不同组的传感器在测量磁场时存在着时间上的差异。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种全数字化高精度三维漏磁信号采集装置，具有空间精确度高且多路采集同步进行的优点，抗干扰能力强、检测精度高、结构简单、易于使用。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种全数字化高精度三维漏磁信号采集装置，包括三个以上的三轴磁场传感器，三轴磁场传感器的信号输出和FPGA的输入连接，FPGA的输出和主控芯片的输入连接，主控芯片的输出和USB接口连接，USB接口通过外部线缆，将数据发送出去。

所述每个三轴磁场传感器芯片均有独立选通端口，能够感知三维磁场强度，直接测出三个相互垂直方向上的磁场强度值，采用SPI数据通讯协议直接对外输出数字量。

所述的FPGA具有IO接口，能够并行读取和发送数据。

所述的主控芯片具有并行接口，具备缓存，能够对数据做分析和打包处理。

所述的三轴磁场传感器U1-U8的1脚相连后与FPGA U9和主控芯片U10的VCC相连接3.3V电源，传感器组U1-U8的2脚相连后与FPGA U9和主控芯片U10的GND脚相连接地；三轴磁场传感器U1-U8每个芯片的3脚和4脚分别接到FPGA U9的通用IO口IO1-IO16，FPGA U9的通用IO口IO17-IO24与主控芯片U10的S0-S7相连，主控芯片U10的USB_VBUS，USB_DM，USB_DP分别与USB接口U11的VBUS，D-，D+相连。

所述的三轴磁场传感器U1-U8选用mlx90393芯片。

所述的FPGA U9选用EP1C6T144C6。

所述的主控芯片U10选用LPC3131。

在本发明中，三轴磁场传感器的数目可以根据被检测对象的大小进行调整，实现对不同检测精度要求的良好适应，FPGA具有丰富的IO接口，起到数据整理与发送的中继作用，可以满足多路数据的并行接入，主控芯片采用USB方式发送数据，传输速度高，不易受干扰。

本发明的主要特点在于：

1.对材料缺陷进行三维漏磁检测，缺陷漏磁场定位准确，检测精度高。

2.能够精确测量空间某一点的三个相互垂直方向上的漏磁场分量，

根据所测数据反演出的磁场分布与实际情况更为吻合。

3.消除了其他方法中磁传感器的选通时间延迟，实现了多路数据采集同时进行。

4.结构简单，便于使用和维护。

附图说明

图1是本发明结构示意图。