浸入式超声缺陷检测系统研制
发布时间：2022-01-10 05:39
针对储罐底板腐蚀检测需求,基于超声脉冲反射法原理和常见的罐底腐蚀缺陷类型,分析了腐蚀缺陷识别原理和不同影响因素的处理方法,开发了一套以ARM和FPGA处理器为核心的浸入式超声缺陷检测系统。作为储罐底板在线检测机器人的缺陷检测单元,该系统由16个5 MHz的浸入式探头、超声信号处理板、工控机构成,其中超声探头和超声信号处理板通过100 m长的同轴电缆连接,从而简化了机器人本体电路的防爆要求。通过规则模拟缺陷样板和仿真缺陷样板的测试结果表明:该系统能够发现直径不小于5 mm且腐蚀深度为原始壁厚10%及以上的缺陷,能够满足实际应用需要。（图6,表1,参20）
【文章来源】：油气储运. 2020,39(10)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
浸入式超声缺陷检测系统结构组成示意图
超声处理计算机系统主要由电源电路、脉冲发射电路及接收电路、程控可变增益电路、模数转换电路、中央处理单元电路及上位机组成（图2）。程控可变增益电路主要实现对超声探头回波信号的放大与调整，电路核心器件采用AD605双通道低噪声可变增益放大器，增益范围为-14～34 d B与0～48 d B可调；放大的模拟信号经由A/D转换电路转变为数字信号，A/D转换采用AFE5816芯片实现；FPGA负责将16路串行数据并行转换，并进行缓冲，以供ARM处理器处理；为了满足16通道超声信号同步采集的实时性和同步性要求，此次设计FPGA选择了EP4CE40F23C8芯片[18],ARM选择cortex-A9型处理器[19-20]；激发超声探头的高压脉冲由MAX14808芯片为主构建的脉冲发生器实现。其中，除超声探头和上位机外，其余电路功能集成实现在一块182 mm×60 mm的电路板上；上位机由运行超声处理软件的工控机充当，型号为研华IPC-510；超声处理软件由采集模块、通信模块、人机接口模块、算法模块及显控模块组成，检测结果能够以A扫和B扫形式显示。
为了测试检测系统的性能，专门制作了不同厚度、不同孔径、不同深度的规则缺陷样板和模拟真实缺陷的仿真缺陷样板，其中规则缺陷样板厚度分别为4 mm、6 mm、8 mm、10 mm、12 mm，孔径有5 mm、8 mm两种，孔深分别为原始壁厚的15%、30%、50%、85%（由于加工误差，孔深占比以实测值为准）及通孔，类型包括平底孔和圆底孔（图3a，其中行列数字代表缺陷编号）。仿真缺陷板包括条状腐蚀、点状腐蚀、圆环状腐蚀、不规则腐蚀坑、穿孔等多种缺陷类型，缺陷板尺寸为400 mm×300 mm×10 mm（图3b）。4.2 性能测试
【参考文献】：
期刊论文
[1]HIFU治疗相控换能器相位控制和驱动系统设计[J]. 赵梦娟,张浩,钱宇晗,菅喜岐. 压电与声光. 2018(05)
[2]基于Cortex-A9的路灯数据采集系统的设计与实现[J]. 王鹏举,苏秀芝. 电子测量技术. 2018(17)
[3]基于多核Cortex-A9的汽车三维全液晶仪表研究[J]. 杨辉华,杨二闯,张卫东,胡锦泉. 电视技术. 2018(01)
[4]油罐车防盗油监测设备防爆设计[J]. 李瑞. 电气防爆. 2017(04)
[5]基于超声检测的储罐底板腐蚀等级评价方法研究[J]. 焦敬品,成全,刘德宇,李兵,方舟,李光海. 中国特种设备安全. 2017(08)
[6]爆炸危险场所防爆电气设备选型探讨[J]. 钱松,李斌. 电气防爆. 2016(02)
[7]基于防爆技术标准对GB 50058-2014修编内容解读[J]. 王素英. 建筑电气. 2016(05)
[8]储油罐底板机器人在线检测技术的适应性[J]. 康叶伟,崔琳,孙万磊,左莉,徐华天. 油气储运. 2016(10)
[9]爆炸危险场所防爆电气设备危险性分析[J]. 王新华,梁峻,蒋漳河,谢超. 防爆电机. 2016(01)
[10]常压储罐底板的漏磁检测与腐蚀失效分析[J]. 王鑫,刘峰,卢瑶. 当代化工. 2015(11)
本文编号：3580151
【文章来源】：油气储运. 2020,39(10)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
浸入式超声缺陷检测系统结构组成示意图
超声处理计算机系统主要由电源电路、脉冲发射电路及接收电路、程控可变增益电路、模数转换电路、中央处理单元电路及上位机组成（图2）。程控可变增益电路主要实现对超声探头回波信号的放大与调整，电路核心器件采用AD605双通道低噪声可变增益放大器，增益范围为-14～34 d B与0～48 d B可调；放大的模拟信号经由A/D转换电路转变为数字信号，A/D转换采用AFE5816芯片实现；FPGA负责将16路串行数据并行转换，并进行缓冲，以供ARM处理器处理；为了满足16通道超声信号同步采集的实时性和同步性要求，此次设计FPGA选择了EP4CE40F23C8芯片[18],ARM选择cortex-A9型处理器[19-20]；激发超声探头的高压脉冲由MAX14808芯片为主构建的脉冲发生器实现。其中，除超声探头和上位机外，其余电路功能集成实现在一块182 mm×60 mm的电路板上；上位机由运行超声处理软件的工控机充当，型号为研华IPC-510；超声处理软件由采集模块、通信模块、人机接口模块、算法模块及显控模块组成，检测结果能够以A扫和B扫形式显示。
为了测试检测系统的性能，专门制作了不同厚度、不同孔径、不同深度的规则缺陷样板和模拟真实缺陷的仿真缺陷样板，其中规则缺陷样板厚度分别为4 mm、6 mm、8 mm、10 mm、12 mm，孔径有5 mm、8 mm两种，孔深分别为原始壁厚的15%、30%、50%、85%（由于加工误差，孔深占比以实测值为准）及通孔，类型包括平底孔和圆底孔（图3a，其中行列数字代表缺陷编号）。仿真缺陷板包括条状腐蚀、点状腐蚀、圆环状腐蚀、不规则腐蚀坑、穿孔等多种缺陷类型，缺陷板尺寸为400 mm×300 mm×10 mm（图3b）。4.2 性能测试
【参考文献】：
期刊论文
[1]HIFU治疗相控换能器相位控制和驱动系统设计[J]. 赵梦娟,张浩,钱宇晗,菅喜岐. 压电与声光. 2018(05)
[2]基于Cortex-A9的路灯数据采集系统的设计与实现[J]. 王鹏举,苏秀芝. 电子测量技术. 2018(17)
[3]基于多核Cortex-A9的汽车三维全液晶仪表研究[J]. 杨辉华,杨二闯,张卫东,胡锦泉. 电视技术. 2018(01)
[4]油罐车防盗油监测设备防爆设计[J]. 李瑞. 电气防爆. 2017(04)
[5]基于超声检测的储罐底板腐蚀等级评价方法研究[J]. 焦敬品,成全,刘德宇,李兵,方舟,李光海. 中国特种设备安全. 2017(08)
[6]爆炸危险场所防爆电气设备选型探讨[J]. 钱松,李斌. 电气防爆. 2016(02)
[7]基于防爆技术标准对GB 50058-2014修编内容解读[J]. 王素英. 建筑电气. 2016(05)
[8]储油罐底板机器人在线检测技术的适应性[J]. 康叶伟,崔琳,孙万磊,左莉,徐华天. 油气储运. 2016(10)
[9]爆炸危险场所防爆电气设备危险性分析[J]. 王新华,梁峻,蒋漳河,谢超. 防爆电机. 2016(01)
[10]常压储罐底板的漏磁检测与腐蚀失效分析[J]. 王鑫,刘峰,卢瑶. 当代化工. 2015(11)
本文编号：3580151
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