核電設(shè)備檢測(cè)中的網(wǎng)絡(luò)無(wú)損檢測(cè)集成技術(shù)探討

劉小軍　高三杰

【摘 要】隨著核電工業(yè)生產(chǎn)的安全性不斷提升以及產(chǎn)品質(zhì)量控制要求的強(qiáng)化，使得人們對(duì)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)有了更高的要求。本文利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了渦流、磁記憶、漏磁和超聲等實(shí)現(xiàn)了無(wú)損檢測(cè)設(shè)備的集成系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程遙控，并且對(duì)EEC-2008net電磁超聲集成無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了研發(fā)。

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)；核電設(shè)備；無(wú)損檢測(cè)；渦流；超聲

核電站工業(yè)的發(fā)展和我國(guó)的民生產(chǎn)業(yè)有著緊密的聯(lián)系，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以有效保證核電站的安全生產(chǎn)。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)中包含了多個(gè)學(xué)科。因此檢測(cè)人員需要具備較高的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還要具備較高的素質(zhì)?？梢詫?shí)現(xiàn)多種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的集成，并將相應(yīng)的檢測(cè)測(cè)控儀器接在互聯(lián)網(wǎng)中，實(shí)施信息共享和遠(yuǎn)程控制，綜合分析與評(píng)價(jià)多種采集方法和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)工作效率的提升，并減少設(shè)備對(duì)人員的依賴(lài)。

1 網(wǎng)絡(luò)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的原理

現(xiàn)代無(wú)損檢測(cè)技術(shù)中主要包含的方法有：超聲、射線(xiàn)、渦流、滲透和磁粉五種，以及其他方面的漏磁、聲發(fā)射等。[1]每一種檢測(cè)方法都有著自身的基本原理和檢測(cè)特點(diǎn)。例如超聲檢測(cè)主要利用的是廣泛的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)可以對(duì)金屬、非金屬和復(fù)合材料等構(gòu)件實(shí)行無(wú)損評(píng)價(jià)，但是其應(yīng)用也存在應(yīng)的局限性；無(wú)法檢測(cè)表面缺陷，表面粗糙的構(gòu)建需要接受預(yù)先處理；針對(duì)不光滑表面以及不能接受處理的工件檢測(cè)效果十分不理想。射線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)的成本較高且存在面積缺陷和裂縫檢測(cè)靈敏度不高等，同時(shí)還會(huì)對(duì)檢測(cè)人員造成傷害。渦流檢測(cè)技術(shù)有著檢測(cè)時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，線(xiàn)圈和試件之間可以不進(jìn)行直接接觸，且不需要耦合劑。但渦流檢測(cè)只在導(dǎo)電材料中，面對(duì)復(fù)雜的檢測(cè)對(duì)象以及不同檢測(cè)要求下，只依靠一種檢測(cè)技術(shù)是難以對(duì)缺陷程度進(jìn)行判斷的。

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的研究逐漸被重視并且已經(jīng)存在一部分應(yīng)用。主要采用不同檢測(cè)儀器中的共同部分，組成以太網(wǎng)，通過(guò)傳輸手段下的開(kāi)放式數(shù)字信息處理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的控制、采集數(shù)據(jù)、系統(tǒng)軟件以及可視化通用等。

2 網(wǎng)絡(luò)無(wú)損檢測(cè)的集成方式

在計(jì)算機(jī)、可視技術(shù)以及仿真技術(shù)的快速發(fā)展中，硬件工藝得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，促使研制和開(kāi)發(fā)新的無(wú)損檢測(cè)集成技術(shù)變成現(xiàn)實(shí)。針對(duì)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)各種資源可以節(jié)約且實(shí)現(xiàn)成本降低等優(yōu)勢(shì)，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和綜合化程度在不斷提升。超聲博檢測(cè)與渦流檢測(cè)的集成逐漸被無(wú)損檢測(cè)技術(shù)所運(yùn)用。[2]

2.1 超聲檢測(cè)與渦流檢測(cè)系統(tǒng)的集成

超聲波檢測(cè)系統(tǒng)的主要工作原理以及其中的構(gòu)件可以通過(guò)圖1得知，該系統(tǒng)可以被簡(jiǎn)單描述為：信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生脈沖信號(hào)后，在驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出的高壓脈沖作用下，對(duì)發(fā)聲探頭進(jìn)行刺激，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為超聲波最終發(fā)射至被測(cè)試件內(nèi)，從被測(cè)試件中返回的超聲波可以被接受，隨后轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，電信號(hào)被前置放大以及條理后，傳送給A/D數(shù)據(jù)，最終采集至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中接受數(shù)據(jù)管理、分析與顯示，同時(shí)還能同打印設(shè)備和報(bào)警設(shè)備進(jìn)行連接。

渦流檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理和主要組成部分可以通過(guò)下圖2得出，簡(jiǎn)述為：信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)頻率，在驅(qū)動(dòng)電路的經(jīng)歷下產(chǎn)生正弦波和脈沖波對(duì)探頭的線(xiàn)圈進(jìn)行激勵(lì)，隨后在被測(cè)試件試件內(nèi)出現(xiàn)渦流，工作間獲取的信號(hào)被接受探頭所接受后實(shí)現(xiàn)前置放大，在相敏檢波模塊和平衡濾波下實(shí)行處理，在處理后信號(hào)通過(guò)增益放大，隨后有A/D數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，隨后送入計(jì)算機(jī)內(nèi)，接受數(shù)據(jù)的一系列處理，隨后的方式和超聲波檢測(cè)系統(tǒng)相同。

依據(jù)上述兩種檢測(cè)方法組成的示意圖，兩者之間既存在屬于各自的信號(hào)轉(zhuǎn)換方式、提取處理單元，同時(shí)還存在部分相同處理模塊，如信號(hào)的產(chǎn)生、放大、A/D采集、記錄、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和打印等。若在設(shè)計(jì)切換開(kāi)關(guān)手段下，實(shí)現(xiàn)軟硬件的合理分配，實(shí)現(xiàn)資源的和活力使用，整合兩種方法為一個(gè)整體，則會(huì)產(chǎn)生極大的便利，更重要的是檢測(cè)數(shù)據(jù)的集中管理可以對(duì)用戶(hù)的綜合比較分析提供便利。

3 無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接

無(wú)損檢測(cè)集成技術(shù)對(duì)多種型號(hào)的處理綜合性能有著較高的要求，因此可以為各種信息的傳輸提供快速的連接方式。這種快速的連接方式主要有兩種：一種是通用串行總線(xiàn)，另一種是以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接方式。

利用高速USB接口的連接中，接口支持的最高傳輸速度為480Mbps，對(duì)即插即用和熱插拔功能實(shí)現(xiàn)了有效支持，USB設(shè)備的連接電纜長(zhǎng)度最長(zhǎng)可達(dá)5m，它可以通過(guò)USB集線(xiàn)器實(shí)行層式星形的拓?fù)溥B接，一個(gè)機(jī)器的最多連接量可以達(dá)127個(gè)USB設(shè)備，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)5級(jí)拓?fù)溥M(jìn)行連接，因而十分適合當(dāng)做主機(jī)以及檢測(cè)儀器相互的通信接口。在USB總線(xiàn)接線(xiàn)方式下，可以對(duì)多臺(tái)存在性能差異的檢測(cè)儀器實(shí)現(xiàn)集成，并且每一臺(tái)儀器同時(shí)可以擁有多個(gè)通道，最終組成多通道的檢測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

工業(yè)以太方式為，利用工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)上和商業(yè)上的兼容，對(duì)于材質(zhì)的選擇和產(chǎn)品強(qiáng)度以及適用性對(duì)工業(yè)實(shí)際工作中需要進(jìn)行滿(mǎn)足。[3]以太網(wǎng)技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值，可以對(duì)所有的編程進(jìn)行支持，軟硬件的資源都十分豐富，和互聯(lián)網(wǎng)的連接也比較容易，可以實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化和工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)之間的無(wú)縫對(duì)接，且有著較大的可持續(xù)發(fā)展空間?？梢詫?shí)現(xiàn)多塊檢測(cè)板在不同主機(jī)連接方式下的以太網(wǎng)進(jìn)行連接在一起。每一個(gè)板塊對(duì)多個(gè)通道可以進(jìn)行支持，不同檢測(cè)板使用網(wǎng)絡(luò)芯片，軟件主要采用的是TCP/IP或是UDP協(xié)議。

4 小結(jié)

無(wú)損檢測(cè)集成技術(shù)可以集中不同檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)試件的全面性檢測(cè)，進(jìn)而對(duì)檢測(cè)效率進(jìn)行提升，并增強(qiáng)信息的可靠性、準(zhǔn)確性以及完整性。網(wǎng)絡(luò)和無(wú)損檢測(cè)設(shè)備的結(jié)合可以對(duì)喝點(diǎn)設(shè)備的檢測(cè)需求進(jìn)行滿(mǎn)足，在系統(tǒng)的使用熱交換檢測(cè)以及壽命管理中意義重大。

【參考文獻(xiàn)】

[1]林俊明，林發(fā)炳，林春景，張開(kāi)良，余興增，李寒林，葉琛.網(wǎng)絡(luò)無(wú)損檢測(cè)集成技術(shù)在核電設(shè)備檢測(cè)中的應(yīng)用[J].無(wú)損檢測(cè)，2009，11：851-854+922.

[2]林俊明，林發(fā)炳，林春景，張開(kāi)良，余興增，李寒林.網(wǎng)絡(luò)無(wú)損檢測(cè)集成技術(shù)在核電設(shè)備檢測(cè)中的應(yīng)用[C]//江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院、江蘇省機(jī)械工程學(xué)會(huì)無(wú)損檢測(cè)學(xué)會(huì)、南京大學(xué)、南京航空航天大學(xué).2009遠(yuǎn)東無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)論壇論文集.江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院、江蘇省機(jī)械工程學(xué)會(huì)無(wú)損檢測(cè)學(xué)會(huì)、南京大學(xué)、南京航空航天大學(xué)，2009：9.

[3]耿榮生，景鵬.蓬勃發(fā)展的我國(guó)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2013，22：1-7.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]