[发明专利]基于压缩感知的涡流阵列检测装置、其检测方法及涡流阵列探头

说明书

本发明涉及一种基于压缩感知的涡流阵列检测装置、其检测方法及涡流阵列探头，检测装置包括激励信号发生器、功率放大器、涡流阵列探头、信号采集模块、FPGA控制器和PC上位机；涡流阵列探头由涡流探头单元组成，涡流探单元头由探头外壳、端头、底盖、安装螺母、激励线圈、线圈骨架、铁芯、TMR磁场传感器、印刷电路板构成。本发明利用涡流阵列信号自身的稀疏性，在保证信号重构精度的同时，大幅降低了信号采样频率，由此降低了对采样电路等硬件模块的要求，减少了采样数据量，有利于减轻数据采集、传输、存储的硬件负担，延长了设备使用寿命。对于由有限能源供电且使用阵列式探头的便携式设备来说，可节省大量采样能耗和计算能耗，大幅延长工作时间。

技术领域

本发明一种基于压缩感知的涡流阵列检测装置、其检测方法及涡流阵列探头，属于无损检测技术领域。

背景技术

目前常规涡流检测装置使用阵列探头扫描时，为了获得不失真的信号，信号采样必须遵循香农-奈奎斯特(Shannon-Nyquist)采样定理，采样速率应不低于原信号最高频率的2倍，甚至更高。这样的高频数据采集方式，增加了硬件电路负荷、数据传输量和存储量，会导致数据传输延时高、设备使用寿命缩短。因此非常有必要设计一种新型检测装置，能在较低的采样频率下依然能保证信号还原精度，以减小涡流阵列检测装置的工作负荷。

发明内容

本发明提供了一种基于压缩感知的涡流阵列检测装置，同时提供基于压缩感知的涡流阵列检测装置中的涡流阵列探头及基于压缩感知的涡流阵列检测装置的检测方法，以用于克服常规涡流检测装置使用阵列探头扫描时，为了获得不失真的信号，必须以高采样频率采集数据，数据传输量大、硬件电路负荷高的问题。

本发明的技术方案是：一种基于压缩感知的涡流阵列检测装置，包括激励信号发生器、功率放大器、涡流阵列探头、信号采集模块、FPGA控制器和PC上位机；

所述FPGA控制器通过GPIB总线、IO口、RS232总线分别与激励信号发生器、信号采集模块和PC上位机相连；PC上位机通过RS232总线将指令发送至FPGA控制器，FPGA控制器根据接收到的指令，通过GPIB总线控制激励信号发生器产生脉冲激励信号；FPGA控制器通过IO口发送随机m伪序列至信号采集模块；所述激励信号发生器输出端与功率放大器输入端连接，功率放大器输出端与涡流阵列探头中各涡流探头单元10的激励线圈5相连，激励信号发生器在FPGA控制器控制下产生周期性的脉冲激励信号，信号经功率放大器放大后驱动激励线圈产生激励磁场；涡流阵列探头每个涡流探头单元10的TMR磁场传感器8输出端分别与信号采集模块输入端相连；信号采集模块输出端与PC上位机相连。

所述FPGA控制器通过IO口发送随机m伪序列至数据采集卡；

所述信号采样模块包括低通滤波器、电压放大器、数据采集卡；其中涡流阵列探头中的TMR磁场传感器8输出端与低通滤波器输入端相连，低通滤波器的输出端与电压放大器的输入端相连，电压放大器的输出端与数据采集卡的输入端相连，数据采集卡的输出端与PC上位机连接。

一种实现基于压缩感知的涡流阵列检测装置中的涡流阵列探头，所述涡流阵列探头由1个或者多个完全相同的涡流探头单元10组成，每个涡流探单元头10由探头外壳1、端头2、底盖3、安装螺母4、激励线圈5、线圈骨架6、铁芯7、TMR磁场传感器8和印刷电路板9构成；其中圆柱形的激励线圈5绕于线圈骨架6外侧，铁芯7位于线圈骨架6内，TMR磁场传感器8焊接在印刷电路板9上，印刷电路板9位于线圈骨架6上方，TMR磁场传感器8的接线由印刷电路板6引出，并从探头外壳1顶端的端头2开孔穿出，底盖3将圆柱形激励线圈5、线圈骨架6、铁芯7、TMR磁场传感器8轴向压紧封装在探头外壳1内，固定在探头外壳1外的安装螺母4用于紧固板型安装支架11。

一种采用基于压缩感知的涡流阵列检测装置进行检测的方法，所述方法的步骤如下：