基于FPGA的鋼絲繩漏磁無損檢測系統(tǒng)設(shè)計

摘要：提出一種以現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)為硬件核心的鋼絲繩漏磁無損檢測系統(tǒng)設(shè)計方案，設(shè)計了外圍電路并對嵌入式IP軟核進行了配置，利用C語言和VHDL硬件描述語言編寫了檢測系統(tǒng)軟件程序。實驗表明該系統(tǒng)具有功耗低、運算能力強、精度高、便于攜帶等優(yōu)點。
關(guān)鍵詞：現(xiàn)場可編程門陣列；漏磁；嵌入式；IP軟核

漏磁檢測技術(shù)是一種重要的無損檢測方法。主要應(yīng)用于工業(yè)，如輸油氣管路、儲油罐底板、鋼絲繩、鋼板、鋼管等鐵磁性材料的檢測，包括表面和近表面的腐蝕、裂紋、氣孔、凹坑、夾雜等缺陷的檢測，也可用于鐵磁性材料的測厚。
漏磁檢測均需在設(shè)備現(xiàn)場進行，因此對于檢測設(shè)備的體積、重量、精度等參數(shù)均有較高要求。文中提出一種基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPG A，F(xiàn)ield Programmable Gate Array)的漏磁無損檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用FPGA為硬件核心，依靠FPGA的快速運算能力，減少檢測時間，提高檢測精度，并且FPGA功耗較低，有利于設(shè)備小型化，使之能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測的要求。

1 系統(tǒng)工作原理與硬件設(shè)計
系統(tǒng)通過勵磁裝置對被測鋼絲繩進行磁化，利用聚磁回路加強漏磁場強度，磁敏傳感器探測漏磁信號；由數(shù)據(jù)處理模塊實現(xiàn)抑制噪聲，增大微弱信號幅度，并通過對采集信號進行相關(guān)運算，提取有用信號，根據(jù)信號中包含的有效信息，判斷出鋼絲繩的損壞程度；同時可由數(shù)據(jù)輸出模塊顯示、存儲并傳輸所需信息。本系統(tǒng)硬件電路設(shè)計包括外圍硬件電路搭接和嵌入式軟核的配置兩大部分。系統(tǒng)外觀如圖1所示。

1．1 總體硬件電路設(shè)計
系統(tǒng)采用的FPGA芯片是altera公司出品的CycloneⅡ系列的EP2C35。基本硬件電路組成主要包括信號預(yù)處理電路、位置編碼器、A／D采集轉(zhuǎn)換電路、FPGA系統(tǒng)、存儲器及USB電路、人機接口電路。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。