EEC－2008net電磁／超聲網絡智能檢測系統的研制

林俊明，林發炳，林春景，余興增，張開良

（愛德森（廈門）電子有限公司，廈門 361004）

電磁檢測和超聲檢測是兩種最為常用無損檢測方法。不同的無損檢測方法具有互補性。電磁檢測（包括渦流、磁記憶和漏磁等）技術檢測速度快，但只限于導電材料的表面和近表面檢測；超聲檢測技術可對金屬、非金屬和復合材料等多種材料進行檢測，但對被檢工件表面狀況要求較高。很多場合下，需要應用電磁檢測和超聲檢測相結合的手段來評價檢測對象的缺陷程度。如果根據不同檢測方法的特點，利用它們的互補關系，在一臺設備中融合多種無損檢測技術，對于無損檢測設備來說是一種很大的進步［1－5］。

筆者設計了一套電磁／超聲網絡智能檢測系統EEC－2008net。該系統不僅成功地實現了多種無損檢測方法（常規超聲、常規渦流、聲阻抗、遠場渦流、陣列渦流、磁記憶和漏磁等）的集成化、系統化，而且具備網絡拓展的功能，為多種無損檢測技術的綜合應用和多信息融合搭建了技術平臺，實現了遠程的無損檢測和故障診斷，有效地完善了對檢測數據的融合、處理及管理，提高了無損檢測的效率及準確性。

1 工作原理

對于不同檢測方法的檢測設備來說，雖然其檢測原理不同，但是某些功能模塊在軟件或者硬件方面又有其相似之處，例如信號的放大、采集，顯示信息的處理以及數據存取等，如果將功能模塊相似的單元作為公共部分，再結合不同檢測方法對應的獨有的功能模塊，即可實現將多種檢測方法集于一體。

超聲檢測儀器的主要模塊包括：信號發生器、驅動電路、超聲探頭、前置放大器、信號調理電路、ADC、信號處理單元和數據管理等。電磁檢測（渦流、漏磁和磁記憶等）儀器的主要模塊包括：信號發生器、驅動電路、渦流（漏磁）探頭、前置放大器、相敏檢波電路、可調增益放大器、ADC、信號處理單元和數據管理等。通過分析可知，對于超聲檢測與電磁檢測來說，具有部分功能相同的模塊，如信號濾波與放大、AD 采集、數據管理以及顯示界面等。設計的系統將不同檢測方法對應的獨有的模塊與具有功能相同的公共模塊組合在一起，其基本原理框圖如圖1所示。

圖1 系統原理框圖

設計的系統基于負反饋技術設計出寬頻放大器，該放大器具有增益高、增益平坦度優以及噪聲系數小等特點。可變帶寬濾波器通過DSP 芯片控制頻帶寬度可變濾波電路來實現。帶通濾波電路由可編程高通濾波器與低通濾波器組成，其截止頻率由處理器對濾波器寫命令進行控制。因為高、低通濾波器的截止頻率可變，所以，帶通濾波器的通帶寬度可由程控來實現。高速切換模塊基于FPGA 技術，由FPGA 產生多路控制信號，對模擬開關進行控制。當需要某一檢測單元進行工作時，使用FPGA控制模擬開關切換至相應的通道，再經過寬頻低噪聲放大器與可變帶寬濾波器，最后通過ADC 轉換為數字信號進行處理。

網絡無損檢測系統的網絡結構如圖2所示。每臺檢測儀器都配有網絡接口，通過網口與服務器進行通訊，所以只需將多個檢測主機設置為不同的IP地址，通過路由器與服務器相連，便可以輕松地擴展成檢測網絡。并且該網絡可以通過交換機或者路由器接入因特網，這樣監控主機既可以是局域網內的一臺機器，也可以是接入互聯網的一臺遠程主機，而局域網既作為無損檢測儀器的線控總線，又是互聯網的一個子網。

圖2 NDT 集成網絡模式圖

2 系統組成

EEC－2008net檢測系統以電磁檢測和超聲檢測方法為基礎，配合無損檢測網絡系統軟件和服務器，將成套的數字化電磁網絡無損檢測系統和超聲網絡無損檢測系統有效地融為一體。各系統模塊之間通過以太網連接，主要實現了檢測現場的網絡化控制和管理。EEC－2008net檢測系統主要由以下幾部分組成：EEC－81電磁／超聲一體化檢測主機、EM net電磁網絡檢測軟件、UT net超聲網絡檢測軟件以及EEC－2008net網絡檢測服務器。

圖3 EEC－81檢測主機

EEC－81為系統的檢測主機（圖3），它具有常規渦流檢測、遠場渦流檢測、陣列渦流檢測、磁記憶檢測、漏磁檢測以及超聲檢測、聲阻抗檢測等功能。進行電磁檢測時，檢測主機可直接適配32通道的陣列探頭，同屏顯示32通道的阻抗平面和渦流掃描三維成像圖。進行超聲或聲阻抗檢測時，可支持單通道通用型和多通道專用型超聲檢測，每一通道均兼有強發射高穿透力和弱發射高分辨率的特點，并可與渦流實現同屏檢測顯示，如圖4 所示。EEC－2008net檢測系統功能強大，整個系統基于WIN－DOWS XP操作平臺，包括了數據庫管理子系統、數據采集子系統、數據分析子系統、信號傳輸分配子系統、管板圖制作子系統、檢測計劃報告子系統及各種配套軟件。主要軟件EEC－2008net（包括EM net與UT net）是在EEC－2001net的基礎上推出的一套以數據庫、管板圖制作、檢測計劃編制為核心，與智能多頻多通道渦流檢測系統和超聲檢測系統配套使用的系統軟件，它實現了對渦流／超聲檢測全過程的數字化、網絡化信息管理。通過以太網系統，可在任一工作站上處理現場檢測采集的數據，并對檢測數據進行存儲、處理和調用等歸檔處理，其軟件界面如圖5～11所示。

圖4 渦流與超聲檢測同屏顯示

EEC－2008net網絡檢測服務器是為網絡用戶提供共享資源的計算機，它作為中央服務器儲存所有數據、資料文件等，這些存儲在其硬盤上的文件均能被所有檢測儀器和分析儀器調用，因而對其穩定性、可靠性和處理速度都有較高的要求。

3 試驗結果

EEC－2008net檢測系統目前已經在大亞灣核電站的在役管道檢修中使用。系統以渦流檢測和超聲檢測方法為基礎，各個系統模塊通過工業以太網連接起來，配合無損檢測網絡系統軟件和服務器，可以在檢測現場實現網絡化管理。圖12為檢測某段管道時的界面顯示圖，圖13為渦流檢測與管板圖同屏顯示圖。

在實際檢測使用中發現，基于計算機網絡的NDT 集成技術可以實現數據采集、分析等多平臺同時運作；軟、硬件及數據資源等的共享；原始數據、應用分析軟件、文件檔案資料等的實時遠距離快速傳遞（如使用GPRS或3G 無線上網傳輸等）；可以及時對儀器設備進行網上軟件更新升級換代；可通過網絡開展探傷技術人員的遠距離培訓、技術支持和現場應用的安裝調試等。由此可見網絡與NDT 的結合具有巨大的潛力和發展優勢。

4 結論

EEC－2008net檢測系統跟蹤世界科技發展的新動向，以先進的網絡技術和多信息融合技術為支撐，解決了電磁、聲學等多種無損檢測技術集成中的信號調理、電路相容等關鍵技術難題，組建了一個基于網絡技術的多種無損檢測方法集成的網絡化、遠程檢測系統。該系統已在壓力容器、核電等相關設施的無損檢測中收到了良好的效果。不僅提高了檢測效率，還降低了檢測過程中的誤檢與漏檢。實踐證明，該系統在機械制造、航空航天、交通運輸、石油化工、冶金及國防等諸多工業領域具有廣闊的應用前景。

［1］ 任吉林.渦流檢測技術近20年的進展［J］.無損檢測，1998（5）：121－125.

［2］ 李家偉，陳積懋.無損檢測手冊［M］.北京機械工業出版社，2002：155.

［3］ 林俊明.電磁檢測技術在中國［J］.無損檢測，2008（5）：261－266.

［4］ 林俊明.林春景.基于以太網的渦流測試系統［J］.無損檢測，2005，27（12）：624－627.

［5］ 林俊明.NDT 集成新技術時代的到來［J］.無損檢測，2008（4）：624－625，660.