基于FPGA的钢丝绳漏磁无损检测系统设计

摘要：提出一种以现场可编程门阵列(FPGA)为硬件核心的钢丝绳漏磁无损检测系统设计方案，设计了外围电路并对嵌入式IP软核进行了配置，利用C语言和VHDL硬件描述语言编写了检测系统软件程序。实验表明该系统具有功耗低、运算能力强、精度高、便于携带等优点。
关键词：现场可编程门阵列；漏磁；嵌入式；IP软核

漏磁检测技术是一种重要的无损检测方法。主要应用于工业，如输油气管路、储油罐底板、钢丝绳、钢板、钢管等铁磁性材料的检测，包括表面和近表面的腐蚀、裂纹、气孔、凹坑、夹杂等缺陷的检测，也可用于铁磁性材料的测厚。
漏磁检测均需在设备现场进行，因此对于检测设备的体积、重量、精度等参数均有较高要求。文中提出一种基于现场可编程门阵列(FPG A，Field Programmable Gate Array)的漏磁无损检测系统，该系统采用FPGA为硬件核心，依靠FPGA的快速运算能力，减少检测时间，提高检测精度，并且FPGA功耗较低，有利于设备小型化，使之能够实现在线检测的要求。

1 系统工作原理与硬件设计
系统通过励磁装置对被测钢丝绳进行磁化，利用聚磁回路加强漏磁场强度，磁敏传感器探测漏磁信号；由数据处理模块实现抑制噪声，增大微弱信号幅度，并通过对采集信号进行相关运算，提取有用信号，根据信号中包含的有效信息，判断出钢丝绳的损坏程度；同时可由数据输出模块显示、存储并传输所需信息。本系统硬件电路设计包括外围硬件电路搭接和嵌入式软核的配置两大部分。系统外观如图1所示。

1．1 总体硬件电路设计
系统采用的FPGA芯片是altera公司出品的CycloneⅡ系列的EP2C35。基本硬件电路组成主要包括信号预处理电路、位置编码器、A／D采集转换电路、FPGA系统、存储器及USB电路、人机接口电路。系统结构如图2所示。