CN110018229A - 一种基于stm32的多通道低频漏磁信号无线采集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于STM32的多通道低频漏磁信号无线采集系统，由载具、SD卡模块、STM32单片机模块、WiFi模块、C型磁芯、线圈、滑动滚轮、铜箔屏蔽层、霍尔元件阵列模块、信号调理模块、电源模块、上位机组成。STM32单片机产生交流激励信号，产生交变电磁场；交变电磁场遇到铁磁性材料缺陷时形成漏磁场；当漏磁场作用于霍尔元件阵列时，霍尔元件产生多路输出电信号；电信号经过调理后，单片机模块对电信号进行多通道串行扫描采样，采样数据实时发送至WiFi模块并传输至上位机，同时将其发送至SD卡模块进行存储。由于低频漏磁检测技术、检测探头阵列以及无线传输的优势，该发明具有检测效率高，漏检现象少，探伤能力好等优点，具有很好的使用价值与应用前景。
Description
技术领域
本发明属于低频漏磁信号采集系统与设备领域，具体涉及一种基于STM32的多通道低频漏磁信号无线采集系统。
背景技术
1933年，Zuschlug初次指出采用磁敏传感器探测漏磁场的概念；1947年Hanstings研制出第一代缺陷漏磁探伤系统，然后社会开始认识到漏磁检测技术的价值。
1980年，Yariv教授首次提出利用磁致伸缩效应测量微弱磁场的研究思想，并且通过一定的演算与实验预测最小探可测磁场能够达到1.6×10-12T。在这之后，光纤微弱磁场传感器进入了高速发展的黄金时期，大量相关研究相继见报。
低频漏磁检测的原理是：外接激励源的激励线圈在空间激发较低频率的电磁场。磁场穿透承压设备中铁磁性材料，从一侧传导到另一侧。在没有壁厚减薄和缺陷的位置，铁磁性试件表面磁场较弱；在存在壁厚减薄和缺陷的位置，磁力线受到缺陷阻碍，磁场发生变异，部分磁力线溢出铁磁性试件，产生漏磁场。此时可以通过对漏磁场信号的强度变化来判断缺陷的存在位置。
低频漏磁信号检测技术应用十分广阔，主要应用方向有锅炉、压力管道等铁磁性承压设备。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于以霍尔元件为漏磁信号检测的基础，以基于STM32单片机的系统低频信号产生、多路漏磁电信号采样以及采样数据无线传输为核心，对多通道低频漏磁信号实现无线检测。
本发明通过以下技术方案实现：一种基于STM32的多通道低频漏磁信号无线采集系统，由载具(1)，SD卡模块(2)，STM32单片机模块(3)，WiFi模块(4)，C型磁芯(5)，线圈(6)，滑动滚轮(7)，铜箔屏蔽层(8)，霍尔元件阵列模块(9)，信号调理模块(10)，电源模块(11)，上位机(12)；其特征在于：载具(1)通过滑动滚轮(7)在被测的铁磁性试件上移动；STM32单片机模块(3)由电源模块(11)提供工作电压；霍尔元件阵列模块(9)通过导线与信号调理模块(10)相连接，经过调理的电信号通过导线传输到STM32单片机模块(3)，由STM32单片机模块(3)进行多通道串行行扫描采样；STM32单片机模块(3)通过导线与SD卡模块(2)连接，存储数字信号；STM32单片机模块(3)通过导线与WiFi模块(4)连接，无线传输数字信号至上位机(12)；STM32单片机模块(3)为线圈(6)提供20Hz交流激励信号。
所述STM32单片机模块(3)具体型号为STM32RCT6。
所述WiFi模块(4)具体型号为ESP32，与STM32单片机模块(3)使用UART进行数据通信。
所述C型磁芯(5)使用锰锌铁氧体材料。
所述线圈(6)使用铜质漆包线。
所述霍尔元件阵列模块(9)包含2行8列(16个)霍尔元件，在载具(1)底面呈规则对称状排列，用于检测漏磁信号。
本发明的工作原理是：STM32单片机产生低频交流激励信号，输入磁芯上的线圈，驱动产生交变电磁场。根据磁场分布遵循磁阻最小原理，当交变电磁场遇到铁磁性材料缺陷时，由于缺陷处空气的磁导率小于铁磁性材料，磁感线首先会绕过缺陷，从缺陷下方通过，直至饱和，而又溢出材料表面，从而形成漏磁场。当漏磁场作用于霍尔元件阵列时，霍尔元件阵列产生多路输出电信号。产生的这些电信号经过放大、滤波等调理操作后，STM32单片机模块的ADC采样管脚对输入的多通道电信号进行串行扫描采样，采样数据实时发送至WiFi模块，并通过WiFi模块传输回主机，同时将也将数据发送至SD卡模块进行存储。
本发明的有益效果是：本发明的设计中以以霍尔元件为漏磁信号检测的基础，以STM32单片机为系统低频信号产生、多路漏磁电信号采样以及采样数据无线传输为核心，对多通道低频漏磁信号实现快速无线检测。该系统具有检测效率高，检测速度快，漏检现象少，探伤能力好等优点，具有很强的创新性和实用价值，有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的原理示意图。
图3是本发明的霍尔元件阵列结构示意图。
图4是本发明的WiFi模块。
图5是本发明的SD卡模块。
具体实施方式
如图2所示，一种基于STM32的多通道低频漏磁信号无线采集系统，由载具(1)，SD卡模块(2)，STM32单片机模块(3)，WiFi模块(4)，C型磁芯(5)，线圈(6)，滑动滚轮(7)，铜箔屏蔽层(8)，霍尔元件阵列模块(9)，信号调理模块(10)，电源模块(11),上位机(12)；其特征在于：载具(1)通过滑动滚轮(7)在被测的铁磁性试件上移动；STM32单片机模块(3)由电源模块(11)提供工作电压；霍尔元件阵列模块(9)通过导线与信号调理模块(10)相连接，经过调理的电信号通过导线传输到STM32单片机模块(3)，由STM32单片机模块(3)进行多通道串行行扫描采样；STM32单片机模块(3)通过导线与SD卡模块(2)连接，存储数字信号；STM32单片机模块(3)通过导线与WiFi模块(4)连接，无线传输数字信号至上位机(12)；STM32单片机模块(3)为线圈(6)提供20Hz交流激励信号。解决了现有低频漏磁检测系统检测效率低，无法进行多通道测量，使用不便捷等问题。
Claims (1)
1.一种基于STM32的多通道低频漏磁信号无线采集系统，由载具（1），SD卡模块（2），STM32单片机模块（3），WiFi模块（4），C型磁芯（5），线圈（6），滑动滚轮（7），铜箔屏蔽层（8），霍尔元件阵列模块（9），信号调理模块（10），电源模块（11）,上位机（12）；其特征在于：载具（1）通过滑动滚轮（7）在被测的铁磁性试件上移动； STM32单片机模块（3）由电源模块（11）提供工作电压；霍尔元件阵列模块（9）通过导线与信号调理模块（10）相连接，经过调理的电信号通过导线传输到STM32单片机模块（3），由STM32单片机模块（3）进行多通道串行行扫描采样；STM32单片机模块（3）通过导线与SD卡模块（2）连接，存储数字信号；STM32单片机模块（3）通过导线与WiFi模块（4）连接，无线传输数字信号至上位机（12）；STM32单片机模块（3）为线圈（6）提供20Hz交流激励信号；C型磁芯（5）的内开角为270度，内径47.5cm，外径57.5cm，宽60cm；线圈（6）的漆包线直径为0.49mm，匝数为500匝。
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