CN207675705U - 基于物联网的脉冲涡流的在线导电结构表面缺陷检测*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于物联网的脉冲涡流的在线导电结构表面缺陷检测***，包括电机驱动子***、脉冲涡流扫描子***、数据传输子***和数据处理子***，所述数据处理子***包括云服务器和上位机模块；所述数据处理子***的上位机模块通过4G/WiFi网络与云服务器进行数据传输。本实用新型采用脉冲涡流技术检测导电结构表面缺陷，从而提高缺陷识别的准确率；本实用新型增加4G‑LTE传输功能，移动、联通、电信4G高速接入，同时支持多制式通信接入，可以现实时超远距离对导电结构表面进行探伤，该***运行稳定，可靠性高，具有较强的技术创新性和先进性。

Description

基于物联网的脉冲涡流的在线导电结构表面缺陷检测***

技术领域

本实用新型涉及导电结构表面缺陷探伤技术领域，具体是指一种基于物联网的脉冲涡流的在线导电结构表面缺陷检测***。

背景技术

随着航天航空、交通轨道、制造业等行业的迅速发展，对相应设备中的导电结构的无损检测需求越来越高，同时，对其表面缺陷的检测问题需深入研究。除此之外，对于缺陷信息的传输也需进一步优化。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于物联网的脉冲涡流的在线导电结构表面缺陷检测***，其目的在于克服现有技术中的缺陷，提供导电结构表面检测的缺陷大小等参数的采集，提供无线实时传输检测信息到手机等移动终端；***对该导电结构进行扫描检测，通过物联网技术实时向手机传输数据，同时可以实现对导电结构进行高效的处理。

为了实现上述目的，本实用新型具有如下构成：

该基于物联网的脉冲涡流的在线导电结构表面缺陷检测***，包括电机驱动子***、脉冲涡流扫描子***、数据传输子***和数据处理子***，其中：所述电机驱动子***包括第一串口模块电路、第一微处理器电路、驱动模块电路和电机模块电路；所述脉冲涡流扫描子***包括第二微处理器电路、信号激励模块电路、探头模块电路、信号调理模块电路和第二串口模块电路；所述数据传输子***包括第三串口模块电路、第四串口模块电路、第三微处理器电路和传输模块电路；所述数据处理子***包括云服务器和上位机模块；所述数据处理子***的上位机模块通过4G/WiFi网络与云服务器进行数据传输。

可选地，所述第一串口模块电路与第一微处理器电路连接，所述第一微处理器电路与所述驱动模块电路连接，所述驱动模块电路与电机模块电路连接；所述电机驱动子***的第一串口模块电路与数据传输子***的第三串口模块电路连接进行数据传输；所述电机驱动子***的电机模块电路对脉冲涡流扫描子***的探头模块电路进行机械拖动。

可选地，所述涡流扫描子***中的第二微处理器电路与信号激励模块电路连接，所述信号激励模块电路与探头模块电路连接，所述探头模块电路与信号调理模块电路连接，所述信号调理模块电路与第二微处理器电路连接，所述第二微处理器电路与第二串口模块电路连接；所述脉冲涡流扫描子***的第二串口模块电路与所述数据传输子***的第四串口模块电路连接进行数据传输。

可选地，所述数据传输子***的第三串口模块电路、第四串口模块电路与第三微处理器电路连接，所述第三微处理器电路与传输模块电路连接；所述数据传输子***与云服务器进行数据传输。

可选地，所述探头模块电路包括检测探头和参考探头，所述检测探头和参考探头均与所述信号调理模块电路连接。

采用了该实用新型中的基于物联网的脉冲涡流的在线导电结构表面缺陷检测***，具有如下有益效果：

(1)本实用新型采用脉冲涡流检测技术，与传统的涡流检测相比，脉冲涡流具有频谱宽、信号穿透能力强以及精确度好等优点，对带有保温层和保护层管道内部腐蚀情况的检测具有较大的优越性；

(2)本实用新型引入了物联网技术，物联网技术是近年来被广泛使用的一项数据传输技术，它可以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理物联网技术可以实现实时在线监测及远程控制等功能，由此可以实现导电结构表面缺陷信息传输的实时性，为检测信息的获取提供了便利。

附图说明

图1是本实用新型的基于物联网的脉冲涡流的在线导电结构表面缺陷检测***的结构框图；

图2是本实用新型一实施例的第一微处理器的电路原理图；

图3是本实用新型一实施例的驱动模块与电机模块的电路原理图；

图4和图5是本实用新型一实施例的第二微处理器的电路原理图；

图6是本实用新型一实施例的探头模块的电路原理图；

图7是本实用新型一实施例的信号调理模块的电路原理图；

图8是本实用新型一实施例的第三微处理器的电路原理图；

图9是本实用新型一实施例的第一串口模块的电路原理图；

图10是本实用新型一实施例的第二串口模块的电路原理图；

图11是本实用新型一实施例的第三串口模块的电路原理图；

图12是本实用新型一实施例的第四串口模块的电路原理图；

图13和图14是本实用新型一实施例的4G传输模块的电路原理图；

图15、16、17是本实用新型一实施例的SIM卡模块的电路原理图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

如图1所示，本实用新型提供了一种基于物联网的脉冲涡流的在线导电结构表面缺陷检测***，包括电机驱动子***、脉冲涡流扫描子***、数据传输子***和数据处理子***。电机驱动子***包括第一串口模块电路、第一微处理器电路、驱动模块电路和电机模块电路；脉冲涡流扫描子***包括第二微处理器电路、信号激励模块电路、探头模块电路、信号调理模块电路和第二串口模块电路；数据传输子***包括第三串口模块电路、第四串口模块电路、第三微处理器电路和传输模块电路；数据处理子***包括云服务器和上位机模块。其中：

电机驱动子***：第一串口模块电路与第一微处理器电路连接，第一微处理器电路与驱动模块电路连接，驱动模块电路与电机模块电路连接。电机驱动子***的第一串口模块电路与数据传输子***的第三串口模块电路连接进行数据传输。电机驱动子***的电机模块对脉冲涡流扫描子***的探头模块进行机械拖动。脉冲涡流扫描子***：第二微处理器电路与信号激励模块电路连接，信号激励模块电路与探头模块电路连接，探头模块电路与信号调理模块电路连接，信号调理模块电路与第二微处理器电路连接，第二微处理器电路与第二串口模块电路连接。脉冲涡流扫描子***的第二串口模块电路与数据传输子***的第四串口模块电路连接进行数据传输。数据传输子***：第三串口模块电路、第四串口模块电路与第三微处理器电路连接，第三微处理器电路与传输模块电路连接。传输模块与云服务器建立UDC协议进行数据传输。数据处理子***：传输模块发送数据给云服务器，上位机模块通过4G/WiFi网络从云服务器下载数据。

进一步地，所述探头模块包括检测探头和参考探头，所述检测探头和参考探头均与所述信号调理模块连接连接。进一步地，所述传输模块包括4G传输模块和SIM卡模块，4G传输模块支持移动、联通、电信4G高速接入，同时支持移动、联通3G和2G接入。第一微处理器用于信号处理和控制，主要处理导电结构涡流，提取缺特征值，控制并完成信号的采集。信号激励模块产生激励信号驱动涡流探头模块。参考探头用于检测干扰的涡流信号，检测探头用于检测导电结构表面的涡流信号。信号调理模块用与对导电结构表面涡流信号进行放大去噪。第二串口模块、第四串口模块用于脉冲涡流扫描子***与数据传输子***之间的数据传输。4G传输模块用于将脉冲涡流探伤子系检测数据传输到云服务器，或接受来自云服务器的数据。上位机模块用于对脉冲涡流扫描子系检测数据和进行处理，判断导电结构是否存在缺陷，并显示。

因此，本实用新型应用脉冲涡流检测技术实现对导电结构表面缺陷检测，提高缺陷识别的准确率，并应用物联网技术进行信号传输，具有操作简便，实时更新传输数据，高效解决导电结构缺陷问题等优点。本发明运用脉冲涡流技术、物联网技术，具有较强的技术创新性和先进性，该***运行稳定，可靠性高，具有较高的应用价值。

如图2所示，第一微处理器电路包括单片机U1和用于单片机U1复位的按键REST：单片机U1的40脚接直流电源5V，21～39脚悬空，20脚接地，19脚与晶振Y1的一端和电容C2的一端相连，18脚与晶振Y1的一端和电容C1的一端相连，电容C1的另一端与电容C2的另一端相连，并接地，1脚与驱动模块的驱动芯片U2的1脚相连，2脚与驱动模块的驱动芯片U2的2脚相连，3脚与驱动模块单片机U2的3脚相连，4脚与驱动模块单片机U2的4脚相连，5～9脚与12～17脚悬空。

如图3所示，驱动模块与电机模块电路包括驱动芯片U2与mos管B1：驱动芯片U2的1脚与第一微处理器的单片机U1的1脚相连，2脚与第一微处理器的单片机U1的2脚相连，3脚与第一微处理器的单片机U1的3脚相连，4脚与第一微处理器的单片机U1的4脚相连，13脚与14脚相连，再接直流电源5V，15脚接地，8脚接5V直流电源，7脚接直流电源12V，16脚与17脚相连，再接地，二极管D6的负极与D2的正极相连，再接驱动芯片U2的5脚与mos管B1，二极管D7的负极与D6的正极相连，再接驱动芯片U2的10脚与mos管B1，二极管D8的负极与D4的正极相连，再接驱动芯片U2的11脚与mos管B1，二极管D9的负极与D5的正极相连，再接驱动芯片U2的12脚与mos管B1，二极管D6的正极与D7的正极与D8的正极与D9的正极相连，再接地，二极管D2的负极与D3的负极与D4的负极与D5的负极相连，再接直流电源12V，mos管如图3所示剩余两脚接直流电源12V。

如图4和图5所示，第二微处理器电路包括单片机U3和用于单片机U3复位的按键RST1：单片机U3的1～5脚悬空，6脚接直流电源3.3V，7～15脚悬空，16脚接地，17脚接直流电源3.3V，16～22脚悬空，23脚与晶振Y2的一端和电容C14的一端相连，24脚与晶振Y14的另一端和电容C13的一端相连，电容C14的另一端与电容C13的另一端相连，25脚与电阻R7的一端、按键RST1的一端和电容C12的一端相连，电阻R7的另一端接直流电源3.3V，电容C12的另一端与按键RST的另一端相连，并接地，26～29脚悬空，30脚与电容C10的一端、电容C11的一端相连，并接地，31脚和32脚悬空，33脚与电容C10的另一端、电容C11的另一端相连，并接直流电源3.3V，34～37脚悬空，38脚接地，39脚接直流电源3.3V，40～45脚悬空，46脚与信号调理模块中运算放大器U8的1脚、信号调理模块中电容C53的一端、信号调理模块中电阻R14的一端相连，47脚悬空，48脚与电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端与接线端子P5的4脚相连，49脚和50脚悬空，51脚接地，52脚接直流电源3.3V，53～60脚悬空，61脚接地，62脚接直流电源3.3V，63～68脚悬空，69脚与第二串口模块中串口转换芯片U6的11脚相连，70脚串口模块6中串口转换芯片U6的12脚相连，71脚接地，72脚接直流电源3.3V，73～82脚悬空，83脚接地，84脚接直流电源3.3V，85～93脚悬空，94脚接地，95脚接直流电源3.3V，96～106脚悬空，107脚接地，108脚接直流电源3.3V，109～113脚悬空，114～119脚悬空，120脚接地，121脚接直流电源3.3V，122～129脚悬空，130脚接地，131脚接直流电源3.3V，132～135脚悬空，136脚与驱动模块中驱动芯片U4的2脚相连，137脚悬空，138脚与电阻R5的一端相连，电阻R2的另一端与接线端子P5的3脚相连，139～142脚悬空，143脚接地，144脚接直流电源3.3V。接线端子P5的1脚和2脚接3.3V直流电源，接线端子P7的5脚和6脚接地。

如图6所示，探头模块包括检测探头的接口的航空接头E2和E3，参考探头的接口的航空接头E4和E5：航空接头E3的1～4脚接地，5脚与驱动模块驱动芯片U2的6脚和航空接头E5的5脚相连；航空接头E2的1～4脚接地，5脚与信号调理模块中差分放大芯片U9的2脚相连；航空接头E5的1～4脚接地，5脚与驱动模块驱动芯片U2的6脚和航空接头E3的5脚相连；航空接头E4的1～4脚接地，5脚与信号调理模块中差分放大芯片U9的3脚相连。

如图7所示，信号调理模块包括差分放大芯片U9、运算放大器U8:差分放大芯片U9的1脚与R16的一端相连，2脚与探头模块中航空接头E2的5脚相连，3脚与探头模块中航空接头E4的5脚相连，4脚接直流电源-12V，5脚接地，6脚与电阻R11的一端相连，7脚接直流电源+12V，8脚与滑动变阻器R8的一端相连，R16的另一端与滑动变阻器R8的另一端相连；运算放大器U8的1脚与电阻R14的一端、电容C53的一端、第二微处理器中的单片机U3中的46脚相连，电容C53的另一端与电阻R11的另一端、电阻R12的一端相连，2脚与R14的另一端、电阻R13的一端相连，电阻R13的另一端接地，3脚与电阻R12的另一端、电容C54的一端相连，电容C54的另一端接地，4脚接地，5～7脚悬空，8脚接直流电源+12V。

如图8所示，第三微处理器包括单片机U5和用于单片机U5复位的按键RESET2:单片机U5的64脚接直流电源3.3V，再接电容C25，再接63脚，60脚接电阻R24，再接地，48脚接直流电源3.3V，再接电容C26，45脚接第四串口模块单片机U7的11脚，44脚接第四串口模块单片机U7的12脚，61～62脚悬空，49～59脚悬空，46脚悬空，33～41脚悬空，32脚接直流电源3.3V，再接电容C24，再接31脚，28脚接电阻R23，再接地，19脚接直流电源3.3V.再接电容C23，再接18脚，13脚接电容C21的一段，再接电容C20的一段，再接电阻R20，再接直流电源3.3V，12脚接电容C21的另一端，再接电容C20的另一端，再接地，7脚接用于单片机U2复位的按键RESET2，6脚接电容R21的一端，再接晶振Y3的一端，再接电容C8，再接地，5脚接电阻R21，再接晶振Y3的一端，再接电容C7，再接地，4脚接晶振Y4的一端，再接电容C6，再接地，3脚接晶振Y4的另一端，再接电容C5，再接地，1脚接直流电源3.3V，再接电容C9，再接地，29～30脚悬空，20～27脚悬空，14～15脚悬空，8～11脚悬空，2脚悬空。

如图9所示，第一串口模块包括串口转换芯片U12、用于与无线传输子***中第三串口模块对接的插口J1：串口转换芯片U12的1脚与电容C39的一端相连，2脚与电容C40的一端相连，3脚与电容C39的另一端相连，4脚与电容C41的一端相连，5脚与电容C41的另一端相连，6脚与电容C42的一相连，电容C42的另一端接地，7～10脚悬空，11脚与第一单片机模块中单片机U2的69脚相连，12脚与第一微处理器中单片机U2的70脚相连，13脚与插口J1的3脚相连，14脚与插口J1的2脚相连，15脚接地，16脚与电容C43的一端、电容C40的另一端相连，并接直流电源5V，电容C43的另一端接地，插口J1的1脚和4脚悬空，插口J1的5脚接地，插口J1的6～11脚悬空。插口J1与数据传输子***中第三串口模块的插口J3对接。

如图10所示，第二串口模块包括串口转换芯片U6、用于与数据传输子***中串口模块对接的插口J2：串口转换芯片U6的1脚与电容C44的一端相连，2脚与电容C45的一端相连，3脚与电容C44的另一端相连，4脚与电容C46的一端相连，5脚与电容C46的另一端相连，6脚与电容C47的一相连，电容C47的另一端接地，11脚与单片机模块2中单片机U3的69脚相连，12脚与单片机模块2中单片机U3的70脚相连，13脚与插口J2的3脚相连，14脚与插口J2的2脚相连,15脚接地，16脚与电容C48的一端、电容C45的另一端相连，并接直流电源5V，电容C48的另一端接地，插口J2的5脚接地，插口J2与数据传输子***中第四串口模块的插口J4对接。

如图11所示，第三串口模块包括串口转换芯片U7、用于与数据传输子***中第一串口模块对接的插口J3：串口转换芯片U7的1脚与电容C54的一端相连，2脚与电容C55的一端相连，3脚与电容C54的另一端相连，4脚与电容C56的一端相连，5脚与电容C56的另一端相连，6脚与电容C57的一相连，电容C57的另一端接地，11脚与传输模块中4G传输模块接口U10的6脚相连，12脚与4G传输模块接口U10的7脚相连，11脚与第三微处理器中单片机U5的45脚相连，12脚与第三微处理器中单片机U5的44脚相连，13脚与插口J3的3脚相连，14脚与插口J3的2脚相连,15脚接地，16脚与电容C58的一端、电容C57的另一端相连，并接直流电源5V，电容C58的另一端接地，插口J3的5脚接地，插口J3与数据传输子***中第一串口模块的插口J1对接。

如图12所示，第四串口模块包括串口转换芯片U11、用于与脉冲涡流扫描子***中第二串口模块对接的插口J4：串口转换芯片U11的1脚与电容C59的一端相连，2脚与电容C60的一端相连，3脚与电容C59的另一端相连，4脚与电容C61的一端相连，5脚与电容C61的另一端相连，6脚与电容C62的一相连，电容C62的另一端接地，11脚与传输模块中4G传输模块接口U10的6脚相连，12脚与4G传输模块接口U10的7脚相连，11脚与第三微处理器中单片机U5的16脚相连，12脚与第三微处理器中单片机U5的17脚相连，13脚与插口J4的3脚相连，14脚与插口J3的2脚相连,15脚接地，16脚与电容C63的一端、电容C60的另一端相连，并接直流电源5V，电容C63的另一端接地，插口J4的5脚接地，插口J4与数据传输子***中第二串口模块的插口J2对接。

如图13和图14所示，传输模块包括4G传输模块USR-LTE-7S4、4G传输模块接口U10、用于控制4G传输模块开关的按键S203：6脚与第三串口模块中串口转换芯片U7的11脚相连，7脚与第三串口模块中串口转换芯片U7的12脚相连，6脚与第四串口模块中串口转换芯片U11的11脚相连，7脚与第四串口模块中串口转换芯片U11的12脚相连，11脚和12脚接地，13脚与14脚、电解电容C52的正端相连，并接直流电源+12V,电解电容C52的负端接地，19脚与开关S203的一端、电阻R203的一端、电容C203的一端相连，开关S203的另一端与电阻R206的一端相连，电阻R206的另一端接地，电容C203的另一端接地，20脚与SIM卡模块中SIM卡槽引脚接口ESD1的1脚、SIM卡模块中电容C64的一端、SIM卡模块中电容C65的一端、SIM卡模块中电阻R17的一端、SIM卡模块中SIM卡槽J5的4脚、SIM卡模块中SIM卡槽J5的1脚相连，21脚与SIM卡模块中SIM卡槽引脚接口ESD1的3脚、SIM卡模块中电阻R17的另一端、SIM卡模块中SIM卡槽J5的6脚相连，22脚与SIM卡模块中SIM卡槽引脚接口ESD1的4脚、SIM卡模块中SIM卡槽J5的5脚相连，23脚与SIM卡模块中SIM卡槽引脚接口ESD1的5脚、SIM卡模块中SIM卡槽J5的3脚相连。

如图15、16、17所示，SIM卡模块包括用于插SIM卡的SIM卡槽ESD1和SIM卡槽引脚接口J5，ESD1的1脚与电容C64的一端、电容C65的一端、J5的1脚和4脚、电阻R17的一端、传输模块中4G传输模块接口U10的20脚相连，2脚接地，3脚与电阻R17的另一端、J5的6脚、传输模块中4G传输模块接口U10的21脚相连，4脚与J5的5脚、4G传输模块中4G传输模块接口U10的22脚相连，5脚与J5的3脚、4G传输模块中4G传输模块接口U10的23脚相连，J5的2脚接地，J5的7脚和8脚悬空。

优选地，第一微处理器U1型号为：AT98C52，第二微处理器U3型号为：STM32F103ZET6,第三微处理器U5型号为：STM32F103RCT6，驱动芯片U2型号为：IR2104S，mos管的型号为：IRF2104S，运算放大器U8：LM358，差分放大芯片U9型号为：AD620，串口转换芯片U12、U6、U7、U11型号：SP3232，4G传输模块型号为：USR-LTE-7S4，SIM卡槽引脚接口ESD1型号为：ESDA6V8AV5，SIM卡槽J5型号为：MUP-C749。

综上所述，与现有技术相比，本实用新型采用脉冲涡流技术检测导电结构表面缺陷，从而提高缺陷识别的准确率；本实用新型增加4G-LTE传输功能，移动、联通、电信4G高速接入，同时支持多制式通信接入，可以现实时超远距离对导电结构表面进行探伤，该***运行稳定，可靠性高，具有较强的技术创新性和先进性。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (5)

1.一种基于物联网的脉冲涡流的在线导电结构表面缺陷检测***，其特征在于，包括电机驱动子***、脉冲涡流扫描子***、数据传输子***和数据处理子***，其中：所述电机驱动子***包括第一串口模块电路、第一微处理器电路、驱动模块电路和电机模块电路；所述脉冲涡流扫描子***包括第二微处理器电路、信号激励模块电路、探头模块电路、信号调理模块电路和第二串口模块电路；所述数据传输子***包括第三串口模块电路、第四串口模块电路、第三微处理器电路和传输模块电路；所述数据处理子***包括云服务器和上位机模块；所述数据处理子***的上位机模块通过4G/WiFi网络与云服务器进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的脉冲涡流的在线导电结构表面缺陷检测***，其特征在于，所述第一串口模块电路与第一微处理器电路连接，所述第一微处理器电路与所述驱动模块电路连接，所述驱动模块电路与电机模块电路连接；所述电机驱动子***的第一串口模块电路与数据传输子***的第三串口模块电路连接进行数据传输；所述电机驱动子***的电机模块电路对脉冲涡流扫描子***的探头模块电路进行机械拖动。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的脉冲涡流的在线导电结构表面缺陷检测***，其特征在于，所述涡流扫描子***中的第二微处理器电路与信号激励模块电路连接，所述信号激励模块电路与探头模块电路连接，所述探头模块电路与信号调理模块电路连接，所述信号调理模块电路与第二微处理器电路连接，所述第二微处理器电路与第二串口模块电路连接；所述脉冲涡流扫描子***的第二串口模块电路与所述数据传输子***的第四串口模块电路连接进行数据传输。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的脉冲涡流的在线导电结构表面缺陷检测***，其特征在于，所述数据传输子***的第三串口模块电路、第四串口模块电路与第三微处理器电路连接，所述第三微处理器电路与传输模块电路连接；所述数据传输子***与云服务器进行数据传输。

5.根据权利要求1所述的基于物联网的脉冲涡流的在线导电结构表面缺陷检测***，其特征在于，所述探头模块电路包括检测探头和参考探头，所述检测探头和参考探头均与所述信号调理模块电路连接。