基于ZYNQ的阵列涡流无损检测系统
2023年电子技术应用第1期
蒋青松，张志杰
中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西 太原 030051
摘要： 圆柱形金属试件的阵列涡流检测可以通过几个围绕试件布局的阵列线圈组成的探头来完成，阵列涡流探头由完全相同的8个线圈组成并在一定的空间结构下完成对金属试件的探测。设计1个基于Zynq-7020的阵列涡流检测系统，该系统借助激励通道的8个模拟开关可以对一个或多个线圈进行激励，借助一个8选1模拟开关可以对8个阵列线圈进行分时采集，通过数字相敏检波算法完成对信号的提取。试验结果表明，此系统可以保存、传输、处理阵列探头的激励信号和感应信号，并完成测量阵列探头灵敏度的试验任务。
中圖分類號：TP274
文獻標志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.222952
中文引用格式： 蔣青松，張志杰. 基于ZYNQ的陣列渦流無損檢測系統(tǒng)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2023，49(1)：52-57.
英文引用格式： Jiang Qingsong，Zhang Zhijie. Array eddy current nondestructive testing system based on ZYNQ[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(1)：52-57.
文獻標志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.222952
中文引用格式： 蔣青松，張志杰. 基于ZYNQ的陣列渦流無損檢測系統(tǒng)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2023，49(1)：52-57.
英文引用格式： Jiang Qingsong，Zhang Zhijie. Array eddy current nondestructive testing system based on ZYNQ[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(1)：52-57.
Array eddy current nondestructive testing system based on ZYNQ
Jiang Qingsong，Zhang Zhijie
Key Laboratory of Instrumentation Science & Dynamic Measurement Ministry of Education， North University of China， Taiyuan 030051， China
Abstract： The array eddy current detection of cylindrical metal specimen can be completed by several probes composed of array coils arranged around the specimen. The array eddy current probe is composed of exactly eight coils and completes the detection of metal specimen under a certain spatial structure. An array eddy current testing system based on Zynq-7020 is designed to excite one or more coils with the help of 8 analog switches of the excitation channel. With the help of an 1-in-8 analog switch, 8 array coils can be acquired in time. The signal is extracted by digital phase sensitive detection algorithm. The test results show that the system can save, transmit and process the excitation signal and induction signal of the array probe and complete the test task of measuring the sensitivity of the array probe.
Key words : Zynq-7020；array eddy current testing；array eddy current probe；analog switch
0 引言
陣列渦流檢測技術(shù)作為一種新型的無損檢測技術(shù)，不但具有常規(guī)渦流檢測技術(shù)的優(yōu)點，還克服了常規(guī)渦流傳感器檢測速度慢的缺點。隨著計算機、傳感器技術(shù)和信號處理技術(shù)的進步，陣列渦流檢測技術(shù)已趨于成熟[1-2]。陣列渦流技術(shù)的檢測原理是將通入交變電流的激勵線圈放置在導電部件上，導體表面會產(chǎn)生渦流，導體中的缺陷會干擾渦流路徑，這種干擾可以通過檢測線圈來測量[3]。陣列渦流傳感器探頭結(jié)構(gòu)靈活多變，能適應(yīng)復雜工況，針對某些特殊結(jié)構(gòu)工件的缺陷檢測有著獨特優(yōu)勢，陣列探頭的不同布置方案會對輸出信號產(chǎn)生影響，陣列探頭會有多個線圈，通過分時復用芯片進行通道采集[4-6]。陣列渦流檢測的一個重要應(yīng)用是磁感應(yīng)成像，磁感應(yīng)成像的原理是利用高頻磁場在不接觸被測組織的情況下測量組織的電導率，從而重構(gòu)組織內(nèi)部電導率的分布情況以及檢測電導率的變化情況[7-8]。陣列探頭的信號可以利用可編程門陣列（FPGA）進行多路信號的采集和控制[9]。Zynq-7020包含一片F(xiàn)PGA和雙核ARM Cortex-A9處理器，利用ZYNQ可以方便擴展系統(tǒng)的功能[10]。
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作者信息：
蔣青松，張志杰
（中北大學 儀器科學與動態(tài)測試教育部重點實驗室，山西 太原 030051）
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