桥梁拉索磁无损检测的位置控制数据采集嵌入式系统

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1、传感器2011，11，162-179；DOI：10.3390/s110100162桥梁拉索磁无损检测的位置控制数据采集嵌入式系统RocioMaldonado-LopezxandRouvenChristen瑞士，瑞士联邦实验室材料科学与工程，结构工程研究实验室，Ueberlandstrasse129，ch-8600Duebendorf，瑞士x作者向谁信件应该得到解决；电子邮件：rocio.maldonado-lopez@empa.ch；电话：+41-44-823-4397；传真：+41-44-823-4455。收到：2010十一月30/接受：22十二

2、月2010/出版：24十二月2010。摘要：本文提出了一个定制的传感和嵌入式数据采集系统，可以集成在一个新的磁性无损检测装置的研制在电子探针下，装置的强度我们对大直径桥梁斜拉索的常规测试。数据采集（DAQ）系统实现的速度和分辨率的应用要求，能够不断捕捉D存储多达2GB的数据在27kS/s的采样率，具有12位分辨率。本文介绍了数据采集系统的详细介绍，包括硬件和软件的实现，以及关键设计面临的挑战和技术，以满足规格。实验结果示出了该系统的性能也被提出。关键词：数据采集；嵌入式系统；磁性无损检测；桥梁斜拉索1.简介漏磁（MFL）方法已应用于钢丝绳检验自90

3、年代[1]。工作原理是，任何不连续的，如断丝或腐蚀孔扭曲的样品中的磁通的评价，并导致局部偏转的马在这一点上战场电磁线。如今，它代表了最具成本效益的和可靠的无损评价（NDE）检测技术的钢丝绳。一个常见的应用是检验对架空索道钢丝绳连接，挖掘电梯和海上管道[2–4]。为了适用于大尺度结构，如斜拉桥的相同的方法，一些额外的设计挑战必须解决。由于电缆的大直径，生成的磁化水平足以获得可靠的数据是一项具有挑战性的任务，需要开发新的方法，以配合这个设计问题。这些开发活动导致使用电磁铁的漏磁检测装置，已成功应用于桥梁斜拉索检查[5,6]。因此，额外的应用对大直径电缆

4、磁性无损检测阳离子，如缺陷的自动检测，基于人工智能技术，或定位缺陷内的电缆[7–截面9]进一步发展。在目前的发展回合，EMPA是与商业伙伴，DMT波鸿合作工作，具有广泛的知识领域中的非破坏性和破坏性试验对张力电缆及其终端。这些共同努力的目标是电磁装置的进一步发展，目的是提高其效率，追求商业化的发展他方法。一种新的设计的检查装置正在生产的目标，提供一个测量装置，适用于电缆的常规测试与标称直径为160毫米以上。在这个合作的框架，一个定制的传感数据采集嵌入式系统已经实现，可以集成在新的无损检测设备的发展。该系统作为被设计来满足所考虑的应用程序的数据采样率

5、，分辨率和数据存储能力，以及其他。特别注意的是即时通讯证明了整体设备的效率和可用性，从而寻找设备的商业化和工业用途，按照项目的主要目标。本文重点研究该传感和数据采集嵌入式系统的无损检测装置的设计。主要硬件和软件的设计挑战和系统的实施将在细节。实验结果示出该系统的性能将介绍和讨论。1.系统体系结构2.1.系统需求分析与设计挑战在[5,6]提出的无损检验装置如图1所示，安装在多股电缆。这种设备的机械部分基本上是由一个线圈或一个配置组成线圈负责足够的磁化的电缆。测量了电缆表面上的磁通量（图1中不可见）的磁性传感器被集成在该单元中结构的元件，并在检查时绕线

6、布置。数据采集系统在检测设备中也有具体的体现，其功能是读取、转换和存储为进一步分析实验数据。系统中的位移传感器允许一个位置控制的数据采集，而检查设备是沿电缆行驶。图1.在EMPA[5,6]研制的检测装置这种方法的目的是将大个长度可达400米。具体直径电缆，这种电缆的直径可以从φ>160毫米到最大φ＜250毫米的范围内。一旦NDED设备安装在电缆，两磁传感器之间的最大距离不应超过15毫米。因此，考虑一个φ<最大直径250毫米，传感器同样分布分布于圆周上，50个磁传感器的最大数量是必要的。数据采集系统能够获取的数据的最大数据通道数在规定的采样率。在的情

7、况下的数据采集系统和数据记录器，分辨率和采样率是最重要的要求之一。对于有针对性的应用程序，需要12位的分辨率，和最小空间分辨率的要求是1000samples/米。因此，每个传感器的测量应采取的检查装置，每1mm的位移。由于设备的移动速度是0。5m/s，系统需要能够实现采样率每秒500个样本和通道。在比特率上，对于一个12位的分辨率，这意味着所有陈每通道和400kbps8kbps通道（考虑到50通道）。要收集的数据的最大量可估计如公式1所示，其中L为电缆的最大长度，采样频率fs，Word大小字节数的需要撕单传感器读取（2字节为12位分辨率），和数控小

8、时的数据通道的最大数量。DataSize=L·fS·WordSize·NCh=400m·1000S/m·2Bytes·50