本技術(shù)涉及金屬檢測，尤其涉及一種用于鐵磁金屬器件的缺陷檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、鐵磁金屬材料廣泛應(yīng)用于機械零部件、車輛管道等制造中，其生產(chǎn)和使用過程中的結(jié)構(gòu)檢查對于確保產(chǎn)品質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全至關(guān)重要。電磁檢測技術(shù)包括渦流檢測（ect）和漏磁檢測（mfl），在金屬結(jié)構(gòu)檢測中發(fā)揮著不可替代的作用。然而，現(xiàn)有的檢測技術(shù)在面對高磁導(dǎo)率的鐵磁性金屬材料時存在一些局限性。

2、渦流檢測方法通過測量被測樣品中渦流產(chǎn)生的次級磁場來判斷樣品中是否有缺陷。然而，對于高磁導(dǎo)率的鐵磁性金屬材料，如碳鋼，渦流檢測方法在檢測金屬的埋藏缺陷時面臨挑戰(zhàn)。由于渦流在這些材料中的透射深度非常小，這種特性不利于使用渦流檢測金屬埋藏缺陷。為了增加渦流在金屬材料內(nèi)部的透射深度，應(yīng)當(dāng)降低激勵信號的頻率。然而，對于使用感應(yīng)線圈作為次級磁場信號接收傳感器的傳統(tǒng)渦流檢測探頭，隨著激勵信號頻率的降低，信號接收線圈的靈敏度也會下降，這會導(dǎo)致檢測系統(tǒng)的信噪比變差。

3、漏磁檢測方法是另一種廣泛應(yīng)用于鐵磁材料缺陷檢測的技術(shù)。這種方法需要對樣品施加強磁場，使其被磁化進而達(dá)到磁飽和的狀態(tài)，然后利用磁傳感器檢測由缺陷引起的磁通泄漏，最終實現(xiàn)對金屬缺陷的檢測。然而，漏磁檢測的主要缺點是對小缺陷不敏感，特別是對形成方向平行于磁力線的裂縫等形態(tài)的缺陷。

4、因此，如何克服現(xiàn)有技術(shù)中渦流檢測和漏磁檢測的局限性，提高對鐵磁金屬材料埋藏缺陷的檢測能力，成為目前亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實施例提供了一種用于鐵磁金屬器件的缺陷檢測系統(tǒng)，旨在解決相關(guān)技術(shù)中渦流檢測和漏磁檢測對鐵磁金屬材料埋藏缺陷的檢測能力不足的技術(shù)問題。

2、第一方面，本技術(shù)實施例提供了一種用于鐵磁金屬器件的缺陷檢測系統(tǒng)，包括：缺陷檢測探頭，包括漏磁檢測激勵線圈、渦流檢測激勵線圈、c型磁芯、印刷電路板、絕緣殼和隧穿效應(yīng)磁阻傳感器陣列，所述漏磁檢測激勵線圈纏繞所述c型磁芯，被配置為處于通電狀態(tài)時經(jīng)所述c型磁芯向待測鐵磁金屬器件施加第一磁場，所述渦流檢測激勵線圈纏繞所述絕緣殼，被配置為處于通電狀態(tài)時向所述待測鐵磁金屬器件施加第二磁場，所述隧穿效應(yīng)磁阻傳感器陣列包括固定在所述印刷電路板上的多個隧穿效應(yīng)磁阻傳感器，每個所述隧穿效應(yīng)磁阻傳感器被配置為采集所述第一磁場作用下的第一磁信號和采集所述第二磁場作用下的第二磁信號；多個信號處理電路，分別連接至多個所述隧穿效應(yīng)磁阻傳感器，每個所述信號處理電路被配置為接收來自所連接的所述隧穿效應(yīng)磁阻傳感器的所述第一磁信號和所述第二磁信號；數(shù)據(jù)采集模塊，連接至多個所述信號處理電路，被配置為獲取每個所述信號處理電路接收的所述第一磁信號和所述第二磁信號；fpga主控模塊，連接至所述數(shù)據(jù)采集模塊和外部的計算機，被配置為響應(yīng)于來自所述計算機的檢測指令驅(qū)動所述數(shù)據(jù)采集模塊獲取每個所述信號處理電路接收的所述第一磁信號和所述第二磁信號，并基于全部所述信號處理電路接收的所述第一磁信號和所述第二磁信號分別確定漏磁檢測結(jié)果和渦流檢測結(jié)果，還被配置為將所述漏磁檢測結(jié)果和所述渦流檢測結(jié)果反饋至所述計算機。

3、在本技術(shù)的一個實施例中，可選地，多個所述隧穿效應(yīng)磁阻傳感器單排排列，且靈敏軸方向相互平行，每個所述隧穿效應(yīng)磁阻傳感器的第一端接地，每個所述隧穿效應(yīng)磁阻傳感器的第二端連接至對應(yīng)的所述信號處理電路。

4、在本技術(shù)的一個實施例中，可選地，所述c型磁芯包括第一部、與所述第一部平行的第二部以及連接所述第一部和所述第二部的中間部，所述第一部、所述第二部和所述中間部圍繞構(gòu)成c型結(jié)構(gòu)，所述漏磁檢測激勵線圈纏繞在所述中間部；所述絕緣殼具有底部支撐腳，所述渦流檢測激勵線圈纏繞在所述底部支撐腳上；所述印刷電路板嵌入所述第一部、所述第二部和所述中間部圍成的凹位，所述絕緣殼嵌入所述凹位且包裹所述印刷電路板，所述第一部和所述第二部各自遠(yuǎn)離所述中間部的一端與所述底部支撐腳同側(cè)；所述c型磁芯在所述待測鐵磁金屬器件中的磁力線方向為從所述第一部指向所述第二部的方向，與每個所述隧穿效應(yīng)磁阻傳感器的靈敏軸方向垂直。

5、在本技術(shù)的一個實施例中，可選地，所述絕緣殼具有兩個底部支撐腳，兩個所述底部支撐腳相對設(shè)置，所述渦流檢測激勵線圈的第一線圈部和第二線圈部分別纏繞在兩個所述底部支撐腳上，所述第一線圈部和所述第二線圈部串聯(lián)。

6、在本技術(shù)的一個實施例中，可選地，對于多個所述信號處理電路中的每個所述信號處理電路，所述信號處理電路的輸入端經(jīng)惠斯登半橋連接至對應(yīng)的所述隧穿效應(yīng)磁阻傳感器，所述信號處理電路的輸出端連接至所述數(shù)據(jù)采集模塊；所述信號處理電路包括串聯(lián)的差分放大電路和濾波放大電路，所述第一磁信號和所述第二磁信號各自進入所述信號處理電路后順序經(jīng)所述差分放大電路和所述濾波放大電路放大后，進入所述數(shù)據(jù)采集模塊。

7、在本技術(shù)的一個實施例中，可選地，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，多個所述信號處理電路包括第一組信號處理電路和第二組信號處理電路，所述第一組信號處理電路中的多個信號處理電路分別連接至所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片提供的多個數(shù)據(jù)采集通道，所述第二組信號處理電路中的多個信號處理電路分別連接至所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片提供的多個數(shù)據(jù)采集通道；所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片各自連接至供電模塊，由供電模塊獲取外部輸入?yún)⒖茧妷海腋髯赃B接至所述fpga主控模塊，由所述fpga主控模塊獲取fpga控制信號，且各自連接至外部控制模塊，由所述外部控制模塊獲取外部控制信號。

8、在本技術(shù)的一個實施例中，可選地，對于所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片中的每個模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片通過vin接口、vcc接口、vss接口和vref接口分別連接至所述供電模塊，以獲取所述vin接口、所述vcc接口、所述vss接口和所述vref接口各自提供的外部輸入?yún)⒖茧妷海凰瞿?shù)轉(zhuǎn)換芯片通過convsta/b接口、rd接口、clk接口、reset接口、os接口、cs接口和stby接口分別連接至所述fpga主控模塊，以分別接收來自所述fpga主控模塊的轉(zhuǎn)換啟動信號、轉(zhuǎn)換讀取信號、時鐘信號、復(fù)位信號、過采樣選擇信號、芯片選擇信號和待機模式信號；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片通過range接口和psb_sel接口分別連接至外部控制模塊，所述range接口用于獲取信號采集范圍設(shè)置信息，所述psb_sel接口用于獲取針對所述vin接口、所述vcc接口、所述vss接口和所述vref接口的電源選擇指令。

9、在本技術(shù)的一個實施例中，可選地，所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片均為ad7606芯片，所述ad7606芯片的采樣率為200ksps。

10、在本技術(shù)的一個實施例中，可選地，該系統(tǒng)還包括：離線同步動態(tài)隨機存取存儲器，連接至所述供電模塊和所述fpga主控模塊，被配置為所述fpga主控模塊提供的所述數(shù)據(jù)采集模塊的采集數(shù)據(jù)，并經(jīng)所述fpga主控模塊將所述采集數(shù)據(jù)上傳至所述計算機。

11、在本技術(shù)的一個實施例中，可選地，所述離線同步動態(tài)隨機存取存儲器被配置為經(jīng)輸入命令接口接收來自所述fpga主控模塊的時鐘信號、時鐘使能信號、芯片選擇信號、片上使能信號、復(fù)位信號和命令輸入信號；所述離線同步動態(tài)隨機存取存儲器還被配置為經(jīng)地址輸入接口接收來自所述fpga主控模塊的地址輸入信號a[9:0]、a11和a13，以及經(jīng)a10接口、a12接口、ba[2:0]接口、dm接口、tdqs/tdqs#接口、dqs/dqs#接口和dq[15:0]接口分別接收來自所述fpga主控模塊的自動補充位信號、突發(fā)模式執(zhí)行信號、銀行地址輸入信號、輸入掩碼信號、數(shù)據(jù)選擇信號、讀/寫輸出信號和數(shù)據(jù)輸入和輸出信號；所述離線同步動態(tài)隨機存取存儲器還被配置為經(jīng)vcc接口、vss接口、vref接口、vq接口分別連接至所述供電模塊，且通過zq接口連接至外部控制模塊，接收所述外部控制模塊的輸出驅(qū)動外部參考信號。

12、在本技術(shù)的一個實施例中，可選地，所述fpga主控模塊包括：uart串口接收模塊，被配置為接收來自所述計算機的檢測指令，并向數(shù)據(jù)驗證模塊發(fā)送接收所述檢測指令的完成信號；數(shù)據(jù)驗證模塊，被配置為響應(yīng)于所述完成信號檢測所述檢測指令內(nèi)的指令數(shù)據(jù)是否正確，若正確，將所述指令數(shù)據(jù)封裝成模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片驅(qū)動模塊的可識別格式；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，被配置為將所述可識別格式的指令數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為控制數(shù)據(jù)，并將所述控制數(shù)據(jù)輸出至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片驅(qū)動模塊；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片驅(qū)動模塊，被配置為驅(qū)動所述數(shù)據(jù)采集模塊采集所述第一磁信號和所述第二磁信號，并將所述第一磁信號和所述第二磁信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，以及將所述模擬信號發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊，被配置為處理所述模擬信號，并將處理結(jié)果發(fā)送至fifo接口轉(zhuǎn)換模塊；fifo接口轉(zhuǎn)換模塊，被配置為將fifo接口轉(zhuǎn)換為內(nèi)存ip核的axi接口；ddr3接口轉(zhuǎn)換模塊，被配置為執(zhí)行所述fifo接口轉(zhuǎn)換模塊與離線同步動態(tài)隨機存取存儲器間的接口轉(zhuǎn)換；fifo寫模塊，被配置為經(jīng)所述fifo接口轉(zhuǎn)換模塊將所述處理結(jié)果經(jīng)所述ddr3接口轉(zhuǎn)換模塊存儲至所述離線同步動態(tài)隨機存取存儲器中；fifo讀模塊，被配置為經(jīng)所述fifo接口轉(zhuǎn)換模塊讀取所述處理結(jié)果，并將讀取內(nèi)容發(fā)送至uart串口發(fā)送模塊；uart串口發(fā)送模塊，被配置為將所述讀取內(nèi)容反饋至所述計算機；通用控制模塊，被配置為控制所述uart串口接收模塊、所述數(shù)據(jù)驗證模塊、所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片驅(qū)動模塊執(zhí)行相應(yīng)功能，并連接至所述漏磁檢測激勵線圈和所述渦流檢測激勵線圈，用于控制所述漏磁檢測激勵線圈和所述渦流檢測激勵線圈的通電狀態(tài)。

13、以上技術(shù)方案，針對相關(guān)技術(shù)中渦流檢測和漏磁檢測對鐵磁金屬材料埋藏缺陷的檢測能力不足的技術(shù)問題，本技術(shù)實施例提供的缺陷檢測系統(tǒng)通過結(jié)合渦流檢測和漏磁檢測方法，采用高靈敏度的tmr傳感器陣列和高效的fpga數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，顯著提升了鐵磁金屬材料中埋藏缺陷的檢測能力、空間分辨率和檢測速度，具有廣泛的應(yīng)用前景。