一種電磁激勵(lì)聲發(fā)射信號(hào)的快速處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種電磁激勵(lì)聲發(fā)射信號(hào)的快速處理技術(shù)裝置，包括有：信號(hào)采集系統(tǒng)、信號(hào)放大系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集卡、帶通濾波系統(tǒng)、基于FFT的聲發(fā)射信號(hào)處理系統(tǒng)。高靈敏性、高速、無(wú)畸變的信號(hào)采集系統(tǒng)采集到的聲發(fā)射信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大系統(tǒng)放大后輸入到數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；經(jīng)帶通濾波系統(tǒng)后，使用快速傅里葉變換進(jìn)行信號(hào)的時(shí)域變換以及頻域特征提取，實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷的判定和定位。本發(fā)明使用快速傅里葉變換，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)非鐵磁材料的金屬薄板裂紋型表面缺陷的電磁聲發(fā)射信號(hào)的快速處理，具有處理速度快、信號(hào)特征明顯、可信度高的特點(diǎn)，此技術(shù)降低了外界環(huán)境對(duì)聲發(fā)射技術(shù)造成的噪聲干擾，可以滿足工程應(yīng)用的易用性和便捷性要求，具有良好的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
【專利說(shuō)明】一種電磁激勵(lì)聲發(fā)射信號(hào)的快速處理裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種電磁激勵(lì)聲發(fā)射信號(hào)的快速處理裝置，涉及到電磁激勵(lì)下金屬板的聲發(fā)射信號(hào)的快速處理技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著制造技術(shù)的發(fā)展，要求材料在高溫、高壓、高速度和高負(fù)荷下有很好的性能和可靠性，這使得僅做個(gè)別截面的檢測(cè)無(wú)法滿足工業(yè)的要求，聲發(fā)射技術(shù)以其高靈敏性和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)特性成為關(guān)系民生安全方面的重要檢測(cè)方法。傳統(tǒng)聲發(fā)射技術(shù)一直存在很難從整體信號(hào)中提取局部缺陷微弱信號(hào)的難題，對(duì)于實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用而言，這極大地限制了聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的可信度和應(yīng)用范圍。渦流激勵(lì)聲發(fā)射檢測(cè)方法，能有效地在在缺陷處激發(fā)聲發(fā)射信號(hào)，但是主動(dòng)激勵(lì)方式下的聲發(fā)射信號(hào)如何處理是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明使用FFT (快速傅里葉變換)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)非鐵磁材料金屬薄板裂紋型表面缺陷的電磁聲發(fā)射信號(hào)的快速處理以滿足工業(yè)應(yīng)用的需要。
[0004]本發(fā)明技術(shù)方案:信號(hào)采集系統(tǒng)(I)連接信號(hào)放大系統(tǒng)(2)，信號(hào)放大系統(tǒng)(2)數(shù)據(jù)采集卡(3)，數(shù)據(jù)采集卡(3)連接帶通濾波系統(tǒng)(4)，帶通濾波系統(tǒng)(4)連接基于FFT的聲發(fā)射信號(hào)處理系統(tǒng)(5)。高靈敏性、高速、無(wú)畸變的信號(hào)采集系統(tǒng)采集到的聲發(fā)射信號(hào)經(jīng)前置信號(hào)放大器放大后輸入到數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；經(jīng)帶通濾波系統(tǒng)后，使用FFT進(jìn)行聲發(fā)射信號(hào)的時(shí)域變換，進(jìn)而使用FFT對(duì)聲發(fā)射信號(hào)頻域特征進(jìn)行提取，實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷的判定，并實(shí)現(xiàn)定位。
[0005]信號(hào)采集系統(tǒng)(I)由電磁超聲傳感器陣列、耦合系統(tǒng)和傳輸線纜組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱的原始聲發(fā)射信號(hào)的撲捉和采集。
[0006]信號(hào)放大系統(tǒng)(2)由高頻振蕩及功率放大器(6)、前置信號(hào)放大器(7)組成，高頻振蕩及功率放大器(6)連接前置信號(hào)放大器(7)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的放大。
[0007]信號(hào)經(jīng)放大后送入數(shù)據(jù)采集卡(3)，數(shù)據(jù)采集卡(3)連接帶通濾波系統(tǒng)(4)，帶通濾波系統(tǒng)(4)連接基于FFT的聲發(fā)射信號(hào)處理系統(tǒng)(5)。
[0008]基于FFT的聲發(fā)射信號(hào)處理系統(tǒng)(5),包括基于FFT的信號(hào)聲發(fā)射信號(hào)時(shí)域變換
[8]、基于FFT的聲發(fā)射信號(hào)頻域特征提取(9)、定位(10)。
[0009]基于FFT的聲發(fā)射信號(hào)時(shí)域變換(8)，使用FFT算法對(duì)采集的聲發(fā)射電壓信號(hào)進(jìn)行時(shí)域分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的快速處理。
[0010]基于FFT的聲發(fā)射信號(hào)頻域特征提取(9)，使用FFT算法對(duì)采集的聲發(fā)射電壓信號(hào)進(jìn)行頻域轉(zhuǎn)換后，提取不同激勵(lì)電流下的特征峰值頻率幅值強(qiáng)度，并在二維的笛卡爾坐標(biāo)系里面標(biāo)示相應(yīng)的點(diǎn)，連接為曲線后可以清晰的看到缺陷的Kaiser效應(yīng)點(diǎn)，即聲發(fā)射信號(hào)在Kaiser效應(yīng)點(diǎn)前后會(huì)出現(xiàn)一定程度的減小，此特性可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷性質(zhì)的判定。
[0011]本發(fā)明使用簡(jiǎn)單的FFT，可以實(shí)現(xiàn)缺陷信號(hào)的特征提取，輸出的聲發(fā)射信號(hào)使用簡(jiǎn)單的方法處理后具有很好的可閱讀性，提高了對(duì)缺陷的準(zhǔn)確判定能力。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖2是信號(hào)采集系統(tǒng)原理圖；
[0014]圖3是信號(hào)放大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖4是基于FFT的聲發(fā)射信號(hào)時(shí)域變換原理圖；
[0016]圖5是基于FFT的聲發(fā)射信號(hào)頻域特征提取原理圖；
[0017]圖6是定位原理圖；
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)例和附圖對(duì)渦流激勵(lì)聲發(fā)射的信號(hào)快速處理裝置作出詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]如圖1所示，高靈敏性、高速、無(wú)畸變的信號(hào)采集系統(tǒng)(I)采集到的聲發(fā)射信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大系統(tǒng)(2)放大后輸入到數(shù)據(jù)采集卡(3)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；經(jīng)帶通濾波系統(tǒng)(4)后，連接基于FFT的聲發(fā)射信號(hào)處理系統(tǒng)(5)，使用FFT實(shí)現(xiàn)信號(hào)的時(shí)域變換(8)，并進(jìn)一步進(jìn)行聲發(fā)射信號(hào)的頻域特征提取(9);實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷的判定，并實(shí)現(xiàn)定位(10)。
[0020]如圖2所示，信號(hào)采集系統(tǒng)(I)由電磁超聲傳感器陣列、耦合系統(tǒng)和傳輸線纜組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱的原始聲發(fā)射信號(hào)的撲捉和采集。
[0021]如圖3所示，信號(hào)放大系統(tǒng)(2)由高頻振蕩及功率放大器(6)、前置信號(hào)放大器
(7)組成，高頻振蕩及功率放大器(6)連接前置信號(hào)放大器(7)
[0022]如圖4所示，使用FFT算法對(duì)采集的聲發(fā)射電壓信號(hào)進(jìn)行時(shí)域變換(8)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的快速處理。
[0023]如圖5所示，基于FFT的聲發(fā)射信號(hào)頻域特征提取(9)，使用FFT算法對(duì)采集的聲發(fā)射電壓信號(hào)頻域轉(zhuǎn)換后，提取不同激勵(lì)電流下的特征峰值頻率幅值強(qiáng)度，并在二維的笛卡爾坐標(biāo)系里面標(biāo)示相應(yīng)的點(diǎn),連接為曲線后可以清晰的看到缺陷的Kaiser效應(yīng)點(diǎn)。
[0024]如圖6所示，二維平面定位使用三個(gè)或四個(gè)傳感器組成陣列進(jìn)行定位。使用三個(gè)傳感器定位一般會(huì)得到兩個(gè)定位點(diǎn)，即一個(gè)真實(shí)AE源和一個(gè)偽AE源。采用四個(gè)傳感器構(gòu)成菱形陣列進(jìn)行二維平面定位，增加了一個(gè)約束條件，只得到一個(gè)真實(shí)的AE源。若由探頭S1和S3間的時(shí)差A(yù)t1得到雙曲線1，由探頭S2和S4間的時(shí)差A(yù)t2得到雙曲線2，AE源為Q，探頭S1和S3間距為a，探頭S2和S1的間距為b，波速為V，通過(guò)信號(hào)到達(dá)傳感器的時(shí)差可以得到信號(hào)源的準(zhǔn)確位置。
【權(quán)利要求】
1.一種電磁激勵(lì)聲發(fā)射信號(hào)的快速處理裝置，他由信號(hào)采集系統(tǒng)(I)，信號(hào)放大系統(tǒng)(2)、數(shù)據(jù)采集卡(3)、帶通濾波系統(tǒng)(4)、基于FFT的聲發(fā)射信號(hào)處理系統(tǒng)(5)構(gòu)成。高靈敏性、高速、無(wú)畸變的信號(hào)采集系統(tǒng)(I)連接信號(hào)放大系統(tǒng)(2)，信號(hào)放大系統(tǒng)(2)連接數(shù)據(jù)采集卡(3)，數(shù)據(jù)采集卡(3)連接帶通濾波系統(tǒng)(4)，帶通濾波系統(tǒng)(4)連接基于FFT的聲發(fā)射信號(hào)處理系統(tǒng)(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁激勵(lì)聲發(fā)射的信號(hào)快速處理裝置，其特征還在于:信號(hào)采集系統(tǒng)(I)由電磁超聲傳感器陣列、耦合系統(tǒng)和傳輸線纜組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱的原始聲發(fā)射信號(hào)的撲捉和采集。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁激勵(lì)聲發(fā)射的信號(hào)快速處理裝置，其特征還在于:信號(hào)放大系統(tǒng)(2)由高頻振蕩及功率放大器(6)、前置信號(hào)放大器(7)組成，高頻振蕩及功率放大器(6)連接前置信號(hào)放大器(7)。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁激勵(lì)聲發(fā)射的信號(hào)快速處理裝置，其特征還在于:基于FFT的聲發(fā)射信號(hào)處理系統(tǒng)(5)，包括基于FFT的信號(hào)聲發(fā)射信號(hào)時(shí)域變換(8)、基于FFT的聲發(fā)射信號(hào)頻域特征提取(9)、定位(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁激勵(lì)聲發(fā)射的信號(hào)快速處理裝置，其特征還在于:基于FFT的信號(hào)聲發(fā)射信號(hào)時(shí)域變換(8)，使用FFT算法對(duì)采集的聲發(fā)射電壓信號(hào)進(jìn)行時(shí)域分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的快速處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁激勵(lì)聲發(fā)射的信號(hào)快速處理裝置，其特征還在于:基于FFT的聲發(fā)射信號(hào)頻域特征提取(9)，使用FFT算法對(duì)采集的聲發(fā)射電壓信號(hào)進(jìn)行頻域轉(zhuǎn)換后，提取不同激勵(lì)電流下的特征峰值頻率幅值強(qiáng)度，并在二維的笛卡爾坐標(biāo)系里面標(biāo)示相應(yīng)的點(diǎn)，連接為曲線后可以清晰的看到缺陷的Kaiser效應(yīng)點(diǎn)，即聲發(fā)射信號(hào)在Kaiser效應(yīng)點(diǎn)前后會(huì)出現(xiàn)一定程度的減小，此特性可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷性質(zhì)的判定。
【文檔編號(hào)】G01N29/14GK103604873SQ201310647550
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】張廣超, 金亮, 穆浩, 劉杰 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)