[发明专利]基于正交多频电磁检测的铁磁性管道内壁缺陷检测装置

摘要

本发明提供一种基于正交多频电磁检测的铁磁性管道内壁缺陷检测装置，涉及管道缺陷检测技术领域。该装置由多频正弦激励信号发生模块给正交电磁检测探头提供激励信号，对管道进行磁化，霍尔传感器模块捕捉管道内磁场变化并输出多频电磁检测信号，经信号调理电路进行滤波、放大后进入A/D转换模块实现模数转换，再送入FPGA中央处理单元进行分频处理，最后送到缺陷异常判断模块和基于K‑近邻算法的缺陷尺寸预测模块，进行异常状态数据剔除和缺陷尺寸预测。本发明能实现无接触检测，实现表面、近表面、通孔等不同深度缺陷的检测，实现轴向、周向缺陷尺寸的检测，可以通过检测信号的特征量较为准确的预测到缺陷的尺寸。

主权项

1.一种基于正交多频电磁检测的铁磁性管道内壁缺陷检测装置，其特征在于：该装置包括多频正弦激励信号发生模块、正交电磁检测探头、霍尔传感器模块、信号调理电路、A/D转换模块、FPGA中央处理单元、缺陷异常判别模块、基于K‑近邻算法的缺陷尺寸预测模块；所述多频正弦激励信号发生模块用于产生多频信号，为正交电磁检测探头提供激励；正交电磁检测探头包括两个相互正交的轴向电磁检测探头和周向电磁检测探头，用于对管道进行磁化，并获取管道缺陷轴向与周向尺寸和管道缺陷深度；霍尔传感器模块安装在正交电磁检测探头中心位置，整个检测装置在管道内移动的过程中，霍尔传感器模块用于捕捉磁场的变化并输出多频电磁检测信号；信号调理电路用于对霍尔传感器模块输出的多频电磁检测信号进行滤波、放大，并输入A/D转换模块；A/D转换模块用于在FPGA中央处理单元控制下实现滤波、放大后多频电磁检测信号的模数转换，并将模数转换后的多频电磁检测信号输入FPGA中央处理单元；FPGA中央处理单元用于对模数转换后的多频电磁检测信号进行分频处理，将分频后的检测信号发送到缺陷异常判断模块；所述缺陷异常判别模块采用差值阈值比较法对经FPGA中央处理单元分频之后的电磁检测信号进行处理，采用差值阈值比较法，判断管道缺陷状态、管道数据异常两种状态，提取管道缺陷状态时的特征向量同时剔除异常状态数据，将剔除异常状态数据后的电磁检测信号发送到基于K‑近邻算法的缺陷尺寸预测模块；所述基于K‑近邻算法的缺陷尺寸预测模块用于通过训练样本集Da，构建缺陷尺寸预测模型，用测试样本集Db验证预测模型的准确性，并对预测模型进行修改得到最优缺陷尺寸预测模型；通过已建立的最优缺陷尺寸预测模型，在缺陷识别过程中通过检测信号的特征向量X＝{Vc、Vd、Lc、Ld}，获得对应标签向量Y＝{c、d、h}即缺陷尺寸；其中Vc表示轴向电磁检测探头检测的电压信号峰值、Vd表示周向检测电磁探头检测的电压信号峰值、Lc表示轴向电磁检测探头检测的电压信号峰峰值之间的距离、Ld表示周向检测电磁探头检测的电压信号峰峰值之间的距离；c表示缺陷轴向尺寸、d表示缺陷周向尺寸、h表示缺陷的深度。