1.一种超声导波无损检测预应力钢绞线缺陷的系统,包括上位机、数字板卡、功率放大模块、收发合置控制模块、导波收发原件和增益放大模块,其特征在于:
数字板卡包括网络接口芯片、FPGA、DSP、ADC、DAC和SRAM硬件芯片,以FPGA为核心,FPGA分别与DSP、ADC、DAC、SRAM和网络接口芯片相连接,网络接口芯片接受上位机的控制信号,并将控制信号传给FPGA,FPGA收到控制指令启动数字/模拟转化器DAC发射模拟电信号给功率放大模块,发射频率为通过Pochhammer频散方程求解得到预应力钢绞线群速度频散曲线,在群速度频散曲线中选择在50KHz频率范围内群速度变化范围不超过500m/s的频率,模拟电信号经过功率放大模块将功率放大后传至收发合置控制模块,此时收发合置控制模块开启发射模式将模拟电信号通过导波收发原件由模拟电信号转化为声信号在预应力钢绞线中激励出纵向轴对称模态导波,该模态导波在遇到预应力钢绞线缺陷处或钢绞线的另一端时,均产生相应回波,回波经导波收发原件由声信号转化为模拟电信号传至给收发合置控制模块,收发合置控制模块开启接收模式将此信号传递给增益放大模块进行增益放大,增益放大后的模拟电信号经模拟/数字转化器ADC采集转化为数字电信号在SRAM内缓存后,经FPGA传至DSP进行希尔伯特黄变换算法处理,处理结果经FPGA、网络接口芯片传至给上位机显示。
2.一种利用权利要求1所述超声导波无损检测预应力钢绞线缺陷的系统的检测方法,其特征在于包括下述步骤:
步骤1:确定预应力钢绞线的公径和捻距将已知的公径、捻距参数代入Pochhammer频散方程,对Pochhammer频散方程求解即得到预应力钢绞线群速度频散曲线;
步骤2:从群速度频散曲线上选在50KHz频率范围内群速度变化范围不超过500m/s,且纵向模态单一的信号频率作为检测频率输入到上位机中,上位机向数字板卡传输控制指令生成单频超声信号,单频超声信号通过功率放大模块、收发合置控制模块、导波收发原件,在钢绞线中激励纵向轴对称导波模态,该模态导波在遇到预应力钢绞线缺陷处或另一端面处均产生相应回波,回波经导波收发原件、收发合置控制模块、增益放大模块传至数字板卡使用希尔伯特黄变换算法进行信号处理分析;
步骤3:将处理结果传至上位机显示,若只接收到端面回波,则预应力钢绞线无缺陷;若先后接收到缺陷回波和端面反射回波,则预应力钢绞线存在缺陷,确定缺陷回波对应时间,将发射激励导波瞬间作为零时刻,接收到导波信号最大值时刻为接收时刻,零时刻到接收时刻的时间长为回波对应时间,从预应力钢绞线群速度频散曲线中获取群速度,群速度乘以缺陷回波时间,再除以2,即可得到缺陷在钢绞线的具体位置。