集成涡流无损检测系统

摘要

本发明公开了一种集成涡流无损检测系统，它包括信号发生装置、信号调理装置、数据采集装置、数据通信接口单元以及主控制装置，所述信号发生装置用于产生涡流无损检测用的正弦激励信号、双极性脉冲信号及多频涡流信号，所述信号调理装置用于对信号发生装置产生的各种信号进行调理并输出至检测对象，所述主控制装置通过数据采集装置采集检测对象反馈回的信号，所述主控制装置通过数据通信接口单元与外部控制系统相连。本发明提供是一种结构紧凑、体积小、适用范围广、功能集成度高、采用模块化设计、稳定可靠的集成涡流无损检测系统。

权利要求

1.一种集成涡流无损检测系统，其特征在于：它包括信号发生装置、信号调理装置、数据采集装置、数据通信接口单元以及主控制装置，所述信号发生装置用于产生涡流无损检测用的正弦激励信号、双极性脉冲信号及多频涡流信号，所述信号调理装置用于对信号发生装置产生的各种信号进行调理并输出至检测对象，所述主控制装置通过数据采集装置采集检测对象反馈回的信号，所述主控制装置通过数据通信接口单元与外部控制系统相连；

所述信号发生装置包括第一系统主板单元、DDS信号发生单元、脉冲信号发生单元、多频信号发生单元、功放单元以及第一模拟通道开关单元，所述DDS信号发生单元用来产生数控可调节参数的正弦激励信号，所述脉冲信号发生单元用于接收正弦信号并产生数控可调节参数的双极性脉冲信号，所述多频信号发生单元用于接收正弦信号并产生数控可调节参数的多频涡流信号，所述功放单元用于对上述各信号发生单元所产生的正弦激励信号、双极性脉冲信号及多频涡流信号进行功率放大并输出，第一系统主板单元通过I2C数据总线与其余各单元相连。

2.根据权利要求1所述的集成涡流无损检测系统，其特征在于：所述DDS信号发生单元包括DDS信号发生控制器以及DDS信号发生器、无源低通滤波器、数控信号幅度增益单元、单位增益差分放大器，所述DDS信号发生控制器控制DDS信号发生器产生正弦信号，单位增益差分放大器用于将DDS信号发生器产生的两路单极性差分正弦信号转换成一路双极性正弦信号，数控信号幅度增益单元用于将单位增益差分放大器输出的信号在满量程范围内实现数控幅度调节，从而产生数控可调节参数的正弦信号。

3.根据权利要求2所述的集成涡流无损检测系统，其特征在于：所述脉冲信号发生单元包括脉冲信号发生控制单元以及依次相连的过零比较器、可编程逻辑阵列、二选一模拟通道、单极性转双极性单元和幅度调节单元，所述过零比较器用于将输入的正弦信号转换成为同频率方波，可编程逻辑阵列用于将过零比较器输出的同频率方波相与和相或并分别输出，二选一模拟通道用于将脉冲信号发生控制单元的指令在可编程逻辑阵列输出的两路脉冲波之间选择一路输出到下一级，单极性转双极性单元用于将二选一模拟通道输出的单极性脉冲信号转化成为双极性脉冲信号，幅度调节单元用于在脉冲信号发生控制单元的控制下实现脉冲信号在满量程范围内的数控幅度调节，从而输出数控可调节参数的多频脉冲激励信号。

4.根据权利要求3所述的集成涡流无损检测系统，其特征在于：所述多频信号发生单元包括多频信号发生控制单元以及依次相连的混频器、信号幅度调节单元，所述混频器用于将输入模块的多路正弦信号叠加到一起构成多频信号，信号幅度调节单元用于在多频信号发生控制单元的控制下将混频器输出的多频信号在满量程范围内实现程控幅度增益调节，从而输出数控可调节参数的多频涡流信号。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的集成涡流无损检测系统，其特征在于：所述信号调理装置包括第二系统主板单元、四路数控交流电桥、四路数控前置信号调理单元、第二模拟开关阵列单元以及四路X-R正交分解器，所述数控交流电桥用于对输入的涡流传感器信号进行调理，所述数控前置信号调理单元用于对由数控交流电桥输入的传感器信号进行数控幅度调节，所述X-R正交分解器用于将输入的传感器信号分别提取出阻抗和电阻两个分量并完成调理后输出，所述第二模拟开关阵列单元用于实现各信号的切换，所述第二系统主板单元通过I2C数据总线与其余各单元相连。

6.根据权利要求5所述的集成涡流无损检测系统，其特征在于：所述数控交流电桥包括数控交流电桥控制器、电桥平衡用精密电阻单元、数控可调电阻单元及电平转换单元，电平转换单元和数控可调电阻单元在数控交流电桥控制器的控制下调节电桥结构。

7.根据权利要求6所述的集成涡流无损检测系统，其特征在于：所述数控前置信号调理单元包括数控前置信号调理控制器、电平转换器、数控增益运放单元以及比较器，所述数控增益运放单元在数控前置信号调理控制器的控制下对由数控交流电桥输入的传感器信号进行数控幅度调节，所述比较器与数控前置信号调理控制器相连并用于控制调理的传感器信号幅度的上限值。

8.根据权利要求7所述的集成涡流无损检测系统，其特征在于：所述X-R正交分解器包括依次相连的四象限模拟乘法器、低通滤波器和增益放大器，所述四象限模拟乘法器用于完成传感器信号与正交参考信号的调制，所述低通滤波器用于提取四象限模拟乘法器输出的调制信号中的直流成分，所述增益放大器用于将低通滤波器输出的阻抗和电阻直流分量放大到预定范围。

说明书

集成涡流无损检测系统

技术领域

[0001] 本发明主要涉及到无损检测设备领域，特指一种集成涡流无损检测系统。

背景技术

[0002] 涡流无损检测技术是以电磁感应为基础的无损检测技术，是五大常规无损检测方法之一。近年来，随着科学技术的发展，涡流检测技术在开发使用方面取得了突破性的进展。从硬件技术方面来看，大规模、超大规模集成电路的应用大大缩小了仪器的体积和功耗；从软件技术方面看，计算机处理器的性能大幅度提高，以”软”代”硬”成为一种趋势。目前涡流无损检测技术已经被广泛的应用于对不同材料和结构的检测，例如：对飞机结构的检测、压力容器的检测、焊接结构的检测等等。随着计算机技术和信息理论的飞速发展，涡流无损检测仪器的趋势已经朝着小型化、智能化、多功能化发展。常规涡流无损检测方法包含单频、多频、脉冲、阵列、ACFM无损检测等。各种涡流无损检测手段的激励方式，传感器规格，判断方式等都有不同，并且各有优缺点，比如单频涡流无损检测针对表面细小裂纹缺陷(例如飞机蒙皮)就有良好的检测效果，然而由于集肤效应的影响针对深层缺陷的检测效果(例如飞机多层结构)就不好。而脉冲涡流无损检测手段恰恰相反。目前而言，在实际的使用过程中，常常是每种检测手段对应一台仪器，因此在很多原位场合，比如航空维修，常见的就是3、4台仪器一起使用，增加了对操作人员的技术要求，并且由于反复混合使用多种不同的仪器，容易造成操作者失误，产生漏检情况，造成严重后果。此外，很多特定的被检测对象往往需要结合两种或者两种以上的涡流无损检测手段的检测信息进行二次处理才能提高检测精度，因此实际情况下就需要多步骤才能完成一次检验，存在检测时间长，效率低，精度不高，对操作人员技能要求高，并且由于没有统一的集成系统平台，不方便信息融合算法和软件的开发和完善。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构紧凑、体积小、适用范围广、功能集成度高、采用模块化设计、稳定可靠的集成涡流无损检测系统。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。

[0005] 一种集成涡流无损检测系统，其特征在于：它包括信号发生装置、信号调理装置、数据采集装置、数据通信接口单元以及主控制装置，所述信号发生装置用于产生涡流无损检测用的正弦激励信号、双极性脉冲信号及多频涡流信号，所述信号调理装置用于对信号发生装置产生的各种信号进行调理并输出至检测对象，所述主控制装置通过数据采集装置采集检测对象反馈回的信号，所述主控制装置通过数据通信接口单元与外部控制系统相连。

[0006] 作为本发明的进一步改进：

[0007] 所述信号发生装置包括第一系统主板单元、DDS信号发生单元、脉冲信号发生单元、多频信号发生单元、功放单元以及第一模拟通道开关单元，所述DDS信号发生单元用来产生数控可调节参数的正弦激励信号，所述脉冲信号发生单元用于接收正弦信号并产生数控可调节参数的双极性脉冲信号，所述多频信号发生单元用于接收正弦信号并产生数控可调节参数的多频涡流信号，所述功放单元用于对上述各信号发生单元所产生的正弦激励信号、双极性脉冲信号及多频涡流信号进行功率放大并输出，第一系统主板单元通过I2C数据总线与其余各单元相连。

[0008] 所述DDS信号发生单元包括DDS信号发生控制器以及DDS信号发生器、无源低通滤波器、数控信号幅度增益单元、单位增益差分放大器，所述DDS信号发生控制器控制DDS信号发生器产生正弦信号，单位增益差分放大器用于将DDS信号发生器产生的两路单极性差分正弦信号转换成一路双极性正弦信号，数控信号幅度增益单元用于将单位增益差分放大器输出的信号在满量程范围内实现数控幅度调节，从而产生数控可调节参数的正弦信号。

[0009] 所述脉冲信号发生单元包括脉冲信号发生控制单元以及依次相连的过零比较器、可编程逻辑阵列、二选一模拟通道、单极性转双极性单元和幅度调节单元，所述过零比较器用于将输入的正弦信号转换成为同频率方波，可编程逻辑阵列用于将过零比较器输出的同频率方波相与和相或并分别输出，二选一模拟通道用于将脉冲信号发生控制单元的指令在可编程逻辑阵列输出的两路脉冲波之间选择一路输出到下一级，单极性转双极性单元用于将二选一模拟通道输出的单极性脉冲信号转化成为双极性脉冲信号，幅度调节单元用于在脉冲信号发生控制单元的控制下实现脉冲信号在满量程范围内的数控幅度调节，从而输出数控可调节参数的多频脉冲激励信号。

[0010] 所述多频信号发生单元包括多频信号发生控制单元以及依次相连的混频器、信号幅度调节单元，所述混频器用于将输入模块的多路正弦信号叠加到一起构成多频信号，信号幅度调节单元用于在多频信号发生控制单元的控制下将混频器输出的多频信号在满量程范围内实现程控幅度增益调节，从而输出数控可调节参数的多频涡流信号。

[0011] 所述信号调理装置包括第二系统主板单元、四路数控交流电桥、四路数控前置信号调理单元、第二模拟开关阵列单元以及四路X-R正交分解器，所述数控交流电桥用于对输入的涡流传感器信号进行调理，所述数控前置信号调理单元用于对由数控交流电桥输入的传感器信号进行数控幅度调节，所述X-R正交分解器用于将输入的传感器信号分别提取出阻抗和电阻两个分量并完成调理后输出，所述第二模拟开关阵列单元用于实现各信号的切换，所述第二系统主板单元通过I2C数据总线与其余各单元相连。

[0012] 所述数控交流电桥包括数控交流电桥控制器、电桥平衡用精密电阻单元、数控可调电阻单元及电平转换单元，电平转换单元和数控可调电阻单元在数控交流电桥控制器的控制下调节电桥结构。

[0013] 所述数控前置信号调理单元包括数控前置信号调理控制器、电平转换器、数控增益运放单元以及比较器，所述数控增益运放单元在数控前置信号调理控制器的控制下对由数控交流电桥输入的传感器信号进行数控幅度调节，所述比较器与数控前置信号调理控制器相连并用于控制调理传感器信号幅度的上限值。

[0014] 所述X-R正交分解器包括依次相连的四象限模拟乘法器、低通滤波器和增益放大器，所述四象限模拟乘法器用于完成传感器信号与正交参考信号的调制，所述低通滤波器用于提取四象限模拟乘法器输出的调制信号中的直流成分，所述增益放大器用于将低通滤波器输出的阻抗和电阻直流分量放大到预定范围。

[0015] 与现有技术相比，本发明的优点就在于：

[0016] 1.本发明集成涡流无损检测系统，采用PCI全局数据总线和I2C本地局部总线相结合，实现系统高度集成化。

[0017] 2.本发明集成涡流无损检测系统，包含五种涡流无损检测手段，采用功能模块化设计手段、以“软”代“硬”的虚拟仪器设计理念，统一的数据接口，实现真正意义上的多涡流无损检测集成系统。

[0018] 3.本发明集成涡流无损检测系统，通过最大限度的提取不同种类无损检测系统之间的共性，消除差异，按功能定制子模块的方式，使得系统具有模块化、结构紧凑，易于维护，替换方便等优点，真正实现小型化、集成化、模块化。

[0019] 4.本发明集成涡流无损检测系统，采用开放式系统结构，模块化设计方法和虚拟仪器的实际理念，极大解决了实际操作现场更换设备时间周期长、容易带来误操作等缺点，具有典型的原位检测快速化的优点。

[0020] 5.本发明集成涡流无损检测系统，具有通用性、可互换性、可复用性和模块组合的优点。

附图说明

[0021] 图1是本发明的框架结构示意图；

[0022] 图2是本实施例中信号发生装置的结构示意图；

[0023] 图3是本实施例中DDS信号发生单元的物理接口示意图；

[0024] 图4是本实施例中DDS信号发生单元的框架结构示意图；

[0025] 图5是本实施例中脉冲信号发生单元的框架结构示意图；

[0026] 图6是本实施例中多频信号发生单元的框架结构示意图；

[0027] 图7是本实施例中DDS信号发生单元的电路原理示意图；

[0028] 图8是本实施例中脉冲信号发生单元的电路原理示意图；

[0029] 图9是本实施例中多频信号发生单元的电路原理示意图；

[0030] 图10是本实施例的信号发生装置中第一模拟通道开关单元的电路原理示意图；

[0031] 图11是本实施例中功放单元的电路原理示意图；

[0032] 图12是本实施例的信号发生装置中第一系统主板单元的电路原理示意图；

[0033] 图13是本实施例中信号调理装置的结构示意图；

[0034] 图14是本实施例中数控交流电桥的框架结构示意图；

[0035] 图15是本实施例中数控交流电桥的原理示意图；

[0036] 图16是本实施例中数控前置信号调理单元的框架结构示意图；

[0037] 图17是本实施例中X-R正交分解器的框架结构示意图；

[0038] 图18是本实施例中数控交流电桥的电路原理示意图；

[0039] 图19是本实施例中数控前置信号调理单元的电路原理示意图；

[0040] 图20是本实施例中X-R正交分解器的电路原理示意图；

[0041] 图21是本实施例的信号调理装置中第二模拟开关阵列单元的电路原理示意图；

[0042] 图22是本实施例的信号调理装置中第二系统主板单元的电路原理示意图。

具体实施方式

[0043] 以下将结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步详细说明。

[0044] 如图1所示，本发明的集成涡流无损检测系统，它包括信号发生装置、信号调理装置、数据采集装置、数据通信接口单元以及主控制装置，信号发生装置用于产生涡流无损检测用的正弦激励信号、双极性脉冲信号及多频涡流信号，信号调理装置用于对信号发生装置产生的各种信号进行调理并输出至检测对象，主控制装置通过数据采集装置采集检测对象反馈回的信号，主控制装置通过数据通信接口单元与外部控制系统相连。整个系统可以完成涡流无损检测的全部流程，包含激励中的信号、信号调理中的正交参考信号等各项参数的智能全数字化调整以及针对不同的涡流传感器信号的智能全自动调理等。整个系统覆盖了涡流无损检测中的单频涡流无损检测、多频(本系统实现三种频率的多频激励，预留扩展接口)涡流无损检测、阵列涡流无损检测以及脉冲涡流无损检测和ACFM涡流无损检测等五大类无损检测方法；并通过数据通信接口单元经过上位机和相关协议命令可对本系统计性分时配置，可以分别配置成上述的五种涡流无损检测中的一种，并且可以实时在五种无损检测类别之间切换，对于航空以及机械设备的现场检测需要应用多种涡流无损检测手段的场合，提供了便利条件。

[0045] 如图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例中信号发生装置包括第一系统主板单元、DDS信号发生单元、脉冲信号发生单元、多频信号发生单元、功放单元以及第一模拟通道开关单元，DDS信号发生单元用来产生数控可调节参数(频率、幅度、占空比)的正弦激励信号，脉冲信号发生单元用于接收正弦信号并产生数控可调节参数(频率、幅度、占空比)的双极性脉冲信号，多频信号发生单元用于接收正弦信号并产生数控可调节参数(频率、幅度、占空比)的多频涡流信号，功放单元用于对上述各信号发生单元所产生的正弦激励信号、双极性脉冲信号及多频涡流信号进行功率放大并输出，第一系统主板单元通过I2C数据总线与其余各单元相连。整个系统装置采用双总线机制，即整体系统形成PCI板卡方式采用PCI数据总线与PC机相连，系统装置内部采用I2C数据总线连接各个模块。其中，DDS信号发生单元，用来产生数控可调节参数的正弦信号。它包括DDS信号发生控制器以及DDS信号发生器、无源低通滤波器、数控信号幅度增益单元、单位增益差分放大器，DDS信号发生控制器控制DDS信号发生器产生正弦信号，单位增益差分放大器用于将DDS信号发生器产生的两路单极性差分正弦信号转换成一路双极性正弦信号，数控信号幅度增益单元用于将单位增益差分放大器输出的信号在满量程范围内实现数控幅度调节，从而产生数控可调节参数的正弦信号。脉冲信号发生单元，用于产生数控可调节参数的双极性脉冲信号。它包括脉冲信号发生控制单元以及依次相连的过零比较器、可编程逻辑阵列、二选一模拟通道、单极性转双极性单元和幅度调节单元，过零比较器用于将输入的正弦信号转换成为同频率方波，可编程逻辑阵列用于将过零比较器输出的同频率方波相与和相或并分别输出，二选一模拟通道用于将脉冲信号发生控制单元的指令在可编程逻辑阵列输出的两路脉冲波之间选择一路输出到下一级，单极性转双极性单元用于将二选一模拟通道输出的单极性脉冲信号转化成为双极性脉冲信号，幅度调节单元用于在脉冲信号发生控制单元的控制下实现脉冲信号在满量程范围内的数控幅度调节，从而输出数控可调节参数的多频脉冲激励信号。多频信号发生单元，用于产生数控可调节参数的多频涡流信号。它包括多频信号发生控制单元以及依次相连的混频器、信号幅度调节单元，混频器用于将输入模块的多路正弦信号叠加到一起构成多频信号，信号幅度调节单元用于在多频信号发生控制单元的控制下将混频器输出的多频信号在满量程范围内实现程控幅度增益调节，从而输出数控可调节参数的多频涡流信号。功放单元，用于对上述各信号发生单元所产生的四路正弦激励信号、一路多频信号以及一路脉冲信号进行功率放大并输出。第一模拟通道开关单元，用于将输入的12路信号动态分配给四路DDS信号发生单元、两路给脉冲信号发生单元、四路给多频信号发生单元。本系统采用PCI和I2C双数据总线结构，PCI为系统外部连接总线，I2C为本地局部总线，包含12路DDS信号发生单元、一路脉冲信号发生单元、一路多频信号发生单元、一个模拟通道开关单元以及系统主板单元、功放单元组成，可同时实现4路正弦激励信号以及4组8路正弦参考信号，或者一路脉冲激励信号、10路正弦参考信号，或者一路多频信号(最高含四个频率分量)以及4组8路正弦参考信号，或者4路ACFM信号以及4组8路正弦参考信号等功能，可以满足阵列涡流检测、单频涡流检测、脉冲以及多频涡流检测和ACFM无损检测的要求。

[0046] 如图7所示，为具体实施例中DDS信号发生单元的电路原理示意图，它包括DDS信号发生控制器(U1)、电平转换芯片(U2、U3、U11)、DDS信号发生器(U4)、由U6、U7、U8、U9、U10构成的数控信号幅度增益单元以及由L2、L3、C30、C31、C32、C33、C34构成的无源低通滤波器。U1为SOC型单片机C8051F340，它通过5脚和6脚构成的I2C总线与外部总线相连完成数据的交互。U2、U3、U11为3.3V转5V的电平转换芯片，与U1相连用于将U1的3.3V的控制信号转换成5V电平的控制信号控制其它外部芯片。U4为DDS信号发生芯片AD7008，U1通过电平转换芯片与其相连接，控制其产生正弦信号。U5是单位增益差分放大器，其与U4的信号输出口相连，用于将U4产生的两路单极性差分正弦信号，转换成一路双极性正弦信号。U5的输出口与U6的输入端相联，U6与U4，U7、U8、U9、U10构成的信号幅度数控调节器，将U5输出的信号在满量程范围内实现数控幅度调节。

[0047] 如图8所示，为具体实施例中脉冲信号发生单元的电路原理示意图，它包括过零比较器(U1、U4)、可编程逻辑阵列(U2)、二选一模拟通道继电器(U3)、脉冲信号发生控制单元(U7)、电平转换接口芯片(U12、U13)、单极性转双极性单元(U5)以及由U8、U9、U10、U11构成的幅度调节单元。U1和U4用于将输入其中的两路正弦信号转换成为同频率方波。U2的功能为实现将U1和U4输出的方波相与和相或，并且分别输出，通过调节输入U1和U4的两路正弦信号的相位差从而调节输出的两路方波信号的相位差值，进而使得U3的相与输出接口输出占空比为0％-50％的脉冲，而相或接口输出占空比为50％-100％的脉冲。而继电器U3的功能是根据脉冲信号发生控制单元的指令，完成在两路脉冲波之间选择一路输出到下一级U5，U5的功能是将U3输出的单极性脉冲信号转化成为双极性脉冲信号。U8、U9、U10、U11构成的幅度调节单元实现脉冲信号在满量程范围内实现数控幅度调节。U7为SOC型单片机C8051F340，它通过5脚和6脚构成的I2C总线与外部总线相连完成数据的交互。U12、U13为3.3V转5V的电平转换芯片，与U7相连用于将U1的3.3V的控制信号转换成5V电平的控制信号控制其它外部芯片。

[0048] 如图9所示，为具体实施例中多频信号发生单元的电路原理示意图，由混频器(U1)、多频信号发生控制单元(U7)以及电平转换芯片(U12、U13，U2、U9、U10、U11)构成的信号幅度调节单元。U7为SOC型单片机C8051F340，它通过5脚和6脚构成的I2C总线与外部总线相连完成数据的交互。U12、U13为3.3V转5V的电平转换芯片，与U7相连用于将U1的3.3V的控制信号转换成5V电平的控制信号控制其它外部芯片。U1为混频器，用于将输入模块的四路正弦信号叠加到一起构成多频信号。多频信号直接输入到由U2、U9、U10、U11构成的信号幅度调节单元，将其在满量程范围内实现程控幅度增益调节。

[0049] 如图10所示，为具体实施例中第一模拟通道开关单元的电路原理示意图，它包括多路模拟开关(U1、U2、U5、U6、U9、U11、U10、U12、U15、U16)、核心控制器(U4)、IO接口芯片(U3、U7、U8、U13、U14)。U4为SOC型单片机C8051F340，它通过5脚和6脚构成的I2C总线与外部总线相连完成数据的交互。U3、U7、U8、U13、U14，为573数据锁存芯片其功能是实现控制IO口的扩展功能。U1、U2、U5、U6、U9、U11、U10、U12、U15、U16构成模拟开关阵列，用于将输入的12路信号动态分配给四路DDS信号发生单元、两路给脉冲信号发生单元、四路给多频信号发生单元。此外第一模拟通道开关单元的每一个芯片都能够将输出的信号切换到接地段用于屏蔽掉输出。

[0050] 如图11所示，为具体实施例中功放单元的电路原理示意图，它由功放部分U1、U2、U3、U4、U5、U6构成，实现四路正弦激励信号以及一路多频信号和一路脉冲信号的功率放大功能。

[0051] 如图12所示，为具体实施例中信号发生装置的第一系统主板单元的电路原理示意图，U1为PCI电器接口，U2为PCI接口芯片CH365，实现PCI接口向I2C接口的转换。U3为核心控制器SOC型单片机C8051F340，它通过5脚和6脚构成的I2C总线与外部总线相连完成数据的交互。X1和U4构成系统始终源，X1为40MHz的有源高稳晶振，U4为时钟分配器CY7B9920，将X1产生的时钟信号分配成6路同相位和同频率的时钟源提供给系统其他部分使用。J1-J24为12路DDS信号发生单元的接口，J25、J26为多路模拟通道开关单元的接口，J34、J35为脉冲信号发生单元的接口，J27、J28为多频信号发生单元的接口，J30，J32为功放单元的接口。

[0052] 如图13所示，本实施例中信号调理装置包括第二系统主板单元、四路数控交流电桥、四路数控前置信号调理单元、第二模拟开关阵列单元以及四路X-R正交分解器，数控交流电桥用于对输入的涡流传感器信号进行调理，数控前置信号调理单元用于对由数控交流电桥输入的传感器信号进行数控幅度调节，X-R正交分解器用于将输入的传感器信号分别提取出阻抗和电阻两个分量并完成调理后输出，模拟开关阵列单元用于实现各信号的切换，系统主板单元通过I2C数据总线与其余各单元相连。本系统采用双总线结构，即外部PCI数据总线和局部I2C总线结构。由于采用双总线结构，PCI总线方便系统与其它PCI总线设备互联构成高级集成系统，局部I2C总线使得系统内部实现模块的可扩展性。本装置只适用了4路传感器信号的调理，可实现实时涡流阵列传感器(4个传感器)、ACFM涡流、脉冲、多频(最多四频)以及单频涡流传感器的信号调理工作。

[0053] 如图14所示，数控交流电桥包括数控交流电桥控制器、电桥平衡用精密电阻单元、数控可调电阻单元及电平转换单元，电平转换单元和数控可调电阻单元在数控交流电桥控制器的控制下调节电桥结构。参见图15，为数控交流电桥的原理图，数控交流电桥是实现对涡流传感器信号调理的结构，图中包括涡流传感器的线圈和参考线圈，R1、R3为电桥平衡用精密电阻，R2、R4为数控可调电阻。通过调节R2、R4使得交流电桥趋于平衡------Uo的信号峰-峰值最小。参见图18，为具体实施例中数控交流电桥的电路图。U4为数控交流电桥控制器，U5、U6、U7为3.3V转5V电平转换单元的电平转换芯片，U1、U2、U3为继电器驱动芯片并组成数控可调电阻单元。图中Rdown、Rup分别对应图15中的R3、R1。继电器k1到k10及对应的电阻构成数控可调电阻R2，继电器k11到k20及对应的电阻构成数控可调电阻R4。数控交流电桥控制器通过I2C总线接受控制命令，然后通过电平转换芯片及继电器驱动芯片控制相应的继电器完成对应的数控电阻工作，调解电桥结构。

[0054] 如图16所示，数控前置信号调理单元包括数控前置信号调理控制器、电平转换器、数控增益运放单元以及比较器，数控增益运放单元在数控前置信号调理控制器的控制下对由数控交流电桥输入的传感器信号进行数控幅度调节，比较器与数控前置信号调理控制器相连并用于控制调理传感器信号幅度的上限值。参见图19，为具体实施例中数控前置信号调理单元的电路原理示意图。U1为数控前置信号调理控制器，U2为3.3V到5V的电平转换器，数控增益运放单元由U3数控增益运放联合U4数控增益运放构成，U5为比较器，用于控制调理传感器信号的幅度的上限值，当调节的传感器信号超限时，U5给出脉冲通知数控前置信号调理控制器。

[0055] 如图17所示，X-R正交分解器包括依次相连的四象限模拟乘法器、低通滤波器和增益放大器，四象限模拟乘法器用于完成传感器信号与正交参考信号的调制，低通滤波器用于提取四象限模拟乘法器输出的调制信号中的直流成分，增益放大器用于将低通滤波器输出的阻抗和电阻直流分量放大到预定范围。参见图20，为具体实施例中X-R正交分解器的电路原理示意图，实现将输入的传感器信号分别提取出X(阻抗)和R(电阻)两个分量。U1和U4为四象限模拟乘法器，完成传感器信号与正交参考信号的调制。U2和U5为低通滤波器用于提取调制信号的直流成分。U3和U6是增益放大器，将U2和U5输出的X和R直流分量放大到预定范围(根据AD采样板卡确定)。

[0056] 如图21所示，为具体实施例中第二模拟开关阵列单元的电路原理示意图，其中U1、U2、U4、U7、U8为多选一模拟开关，U5为核心控制器。U3、U6、U9、U10为3.3V到5V的电平转换芯片。核心控制器U5通过U3、U6、U9、U10连接到模拟开关U1、U2、U4、U7、U8，控制其实现信号的切换

[0057] 如图22所示，为具体实施例中调理装置的第二系统主板单元的电路原理示意图。U1为PCI电器接口，U2为PCI接口芯片CH365，实现PCI接口向I2C接口的转换。U3为核心控制器SOC型单片机C8051F340，它通过5脚和6脚构成的I2C总线与外部总线相连完成数据的交互。J13～J19为四路数控交流电桥接口。J14～J20对应的是四路数控前置信号调理单元的接口。J22～J25为4路X-R正交分解器的接口。

[0058] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。