本发明属于超声无损检测，尤其涉及基于电磁超声导波的金属板对接焊缝扫查检测技术。
背景技术：
1、利用金属板焊接工艺的大型设备。金属结构的焊接过程在高温下进行，而焊接完成后金属结构的温度会逐渐恢复常态，这中间产生的巨大温差很难被完全消除，这导致了金属结构在焊接过程中容易产生裂纹。因为焊缝裂纹是没办法完全规避和消除的，所以对于焊缝缺陷的检测对于保障设备运行，减少设备更替成本等方面有着重要的意义。
2、目前tofd与paut是常见的金属板对接焊缝超声检测方式。tofd检测是通过超声波与缺陷相互作用所产生的衍射波来评价焊缝焊接质量的超声检测方法。通常选用纵波斜传感器，采用一发一收模式。此方法一般将传感器分布于焊缝两侧。在工件无缺陷部位，发射超声脉冲后，首先到达接收传感器的是直通波，然后是底面反射波。有缺陷存在时，在直通波和底面反射波之间，接收传感器还会接收到缺陷处产生的衍射波。而paut检测通过控制传感器阵列中各阵元激励脉冲的时间延迟，改变各阵元发射声波到达物体内某点时的相位关系，就可实现聚焦点和声束方位的变化，从而进行扫描成像。但以上的超声检测方式需要接触到被测试件表面完成同时还需要耦合剂的帮助，这使得在一些恶劣的环境或工况复杂的情况下，超声检测不能实施。电磁超声导波检测技术是一种基于电磁声传感器的非接触式超声检测方式。相较于以上的超声检测方式，电磁超声检测不需要耦合剂和复杂的预处理，相对快速，检测环境适应性强。可在高温高压管道、反应堆等恶劣环境进行检测工作。但电磁超声导波检测缺少集成化的便携仪器，要利用电磁超声导波传感器进行对接金属板焊缝检测所需要连接众多复杂仪器，同时要实现电磁超声导波的扫查检测还需要人工将每一次检测的结果进行记录从而整合为扫查图像，电磁超声导波传感器还因为具有磁性的原因在金属板上移动困难，这使得完成一次金属板对接焊缝超声检测的电磁超声导波检测需要花费大量的时间。目前缺少适配于金属板对接焊缝超声检测的电磁超声导波检测系统，以提高检测效率。
技术实现思路
1、针对上述情况，本发明提出的基于电磁超声导波的金属板对接焊缝扫查检测方式与系统采用电磁超声导波检测技术与集成化的电控仪器以克服上述检测所存在的缺陷。
2、一种基于电磁超声导波的金属板对接焊缝扫查检测系统，它的组成包括：电磁超声导波传感器(1)、电磁超声传感器扫查检测工装(2)、传感器扫查检测电控系统(3)、用户终端控制面板(4)。所述用户终端控制面板(4)安装于传感器扫查检测电控系统(3)的顶部，传感器扫查检测电控系统(3)的底部安装有电磁超声传感器扫查检测工装(2)，所述电磁超声传感器扫查检测工装(2)上设有电磁超声导波传感器(1)。
3、所述电磁超声导波传感器(1)包括：阵列磁铁(9)、线圈(10)与阻抗匹配电路。其中阵列磁铁(9)固定于线圈(10)上方，阻抗匹配电路与线圈(10)双向连接。
4、所述电磁超声传感器扫查检测工装(2)包含适配于扫查检测的电磁超声传感器夹具、定向轮(5)、编码器固定机构(6)、扫查系统支撑架(7)。其中电磁超声导波传感器夹具用于封装电磁超声导波传感器(1)，包括传感器屏蔽外壳(11)、适配于传感器扫查移动的轮轴(12)与快拆连接板(13)。所述快拆连接板(13)和编码器固定机构(6)与扫查系统支撑架(7)的主梁装配，四个定向轮(5)与扫查系统支撑架(7)的侧梁装配。
5、所述传感器扫查检测电控系统(3)包含fpga、编码器(8)、姿态传感器、电磁超声信号功率放大器、超声导波信号滤波降噪模块。所述编码器(10)、姿态传感器、电磁超声信号功率放大器、超声导波信号滤波降噪模块与fpga双向连接；
6、所述用户终端控制面板(4)包含soc核心板与触控面板，触控面板与soc核心板外部双向连接；
7、一种基于电磁超声导波的金属板对接焊缝扫查检测方法，其特征在于：在检测系统开始进行对接金属板的焊缝检测时，电控系统开启循环激励采集环节，每次循环由编码器的脉冲触发，系统控制激励传感器激励出导波，而后触发检测系统采集位于焊缝两侧的导波接收传感器的信号，同时系统还会统计编码器的脉冲数获取实际运动距离，之后将接收到的导波信号结合编码器的脉冲信息打包发送到终端控制面板进行扫查图像的合成；在扫查的过程中姿态传感器采集垂直于扫查方向的加速度信息。
8、扫查图像的合成过程是由系统将接收的数据包进行解析，分离焊缝的透射导波信号与反射导波信号，并进行滤波降噪，之后结合编码器提供的位置信息分别进行二维图像的合成，通过透射导波波包幅值与反射导波波包幅值进行缺陷的判断；
9、一种基于电磁超声导波的金属板对接焊缝扫查检测系统，该系统的工作流程按以下步骤进行：
10、步骤一、系统上电，终端控制面板(4)通过uboot引导加载linux系统启动检测系统终端软件，systemd引导绑定静态arp，建立soc与fpga的udp传输通道
11、步骤二、由终端控制面板发送检测指令，检测指令通过soc与fpga的udp传输通道到达fpga核心板的千兆网口模块后，由fpga将指令传输给逻辑处理单元，逻辑处理单元根据检测指令中的激励、放大、采集、运动参数信息依次调节系统状态；
12、步骤三、逻辑单元判断激励频率及激励重复门控信息，向电磁超声信号功率放大器发送相应脉冲，功率放大器驱动电磁超声导波传感器激励超声信号；
13、步骤四、在延时相对时长后，接收电磁超声导波传感器收到透射导波信号与反射导波信号，在经过固定倍数运算放大器后，被超声导波信号滤波降噪模块接收，并输入模数转换器，逻辑处理单元根据检测指令向模数转换器发送对应频率时钟信号并采集输出的并行数据；
14、步骤五、传感器扫查检测电控系统中fpga将接收到的数据通过以太网收发模块按照预先绑定的静态arp发送回波信号数据，终端控制面板将回波信号数据接收、存储并处理显示在上位机软件前面板；
15、步骤六、在检测过程中，编码器驱动逻辑单元按一定时间间隔将当前脉冲状态反馈至传感器扫查检测电控系统(3)，再由以太网发送至终端控制面板(4)，姿态传感器也通过i2c通信将检测仪器扫查姿态数据发送至终端控制面板(4)，终端控制面板根据数据生成扫查图像；
16、步骤七、扫查检测系统扫查完成所需的检测范围，系统生成扫查检测报告后，结束本次检测。
17、本发明的有益效果：电磁超声导波技术应用落地于对接金属板焊缝的扫查检测中，通过检测系统实现双通道的实时扫查检测，结合电磁声传感器的非接触、无耦合的特性，简化金属板对接焊缝扫查检测的流程，减少了检测时间，提高了检测效率。
1.一种基于电磁超声导波的金属板对接焊缝扫查检测系统，其特征在于，包括：电磁超声导波传感器(1)、电磁超声传感器扫查检测工装(2)、传感扫查检测电控系统(3)和用户终端控制面板(4)；所述用户终端控制面板(4)安装于传感器扫查检测电控系统(3)的顶部，传感器扫查检测电控系统(3)的底部安装有电磁超声传感器扫查检测工装(2)，所述电磁超声传感器扫查检测工装(2)上设有电磁超声导波传感器(1)；
2.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声导波的金属板对接焊缝扫查检测系统，其特征在于：电磁超声传感器扫查检测工装的扫查系统支撑架(7)固定用于扫查检测的三个电磁超声导波传感器(1)的相对位置，激励导波与接收对接焊缝反射导波的两个电磁超声导波传感器放在支撑架一端，而接收对接焊缝透射导波的电磁超声导波传感器放在另一端。
3.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声导波的金属板对接焊缝扫查检测系统，其特征在于：电磁超声导波传感器(1)包括阵列磁铁(9)、线圈(10)与阻抗匹配电路；其中阵列磁铁(9)固定于线圈(10)上方，阻抗匹配电路与线圈(10)双向连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于电磁超声导波的金属板对接焊缝扫查检测系统，其特征在于：该系统的工作流程按以下步骤进行：
5.利用权利要求1所述金属板对接焊缝扫查检测系统进行的一种基于电磁超声导波的金属板对接焊缝扫查检测方法，其特征在于：在检测系统开始进行对接金属板的焊缝检测时，电控系统开启循环激励采集环节，每次循环由编码器的脉冲触发，系统控制激励传感器激励出导波，而后触发检测系统采集位于焊缝两侧的导波接收传感器的信号，同时检测系统还会统计编码器的脉冲数获取实际运动距离，之后将接收到的导波信号结合编码器的脉冲信息打包发送到终端控制面板进行扫查图像的合成；在扫查的过程中姿态传感器采集垂直于扫查方向的加速度信息。
6.根据权利要求5所述的一种基于电磁超声导波的金属板对接焊缝扫查检测方法，其特征在于：扫查图像的合成过程是由系统将接收的数据包进行解析，分离焊缝的透射导波信号与反射导波信号，并进行滤波降噪，之后结合编码器提供的位置信息分别进行二维图像的合成，通过透射导波波包幅值与反射导波波包幅值信息进行金属板对接焊缝缺陷的判断。
