铁磁性储罐底板背面腐蚀缺陷脉冲涡流检测系统设计
铁磁性储罐底板背面腐蚀缺陷脉冲涡流检测系统设计
摘要
大型储罐底板在长期服役过程中，由于介质沉积水和微生物腐蚀等作用，底板背面（接触地基一侧）极易发生腐蚀减薄甚至穿孔泄漏，但该部位处于储罐底部无法直接接触检测。本文针对铁磁性储罐底板背面腐蚀缺陷的在线检测需求，设计了一套基于脉冲涡流技术的多通道差分涡流检测系统。首先分析了储罐底板背面腐蚀缺陷的典型特征及其检测技术需求，阐述了脉冲涡流检测的基本原理及其在铁磁性板材背面缺陷检测中的适用性；在此基础上设计了检测系统的总体方案，包括多通道差分涡流探头结构、信号激励与采集硬件电路以及基于FPGA+ARM的异构控制核心；然后详细介绍了软件系统的分层架构，包括嵌入式底层驱动、数字相敏检波算法实现、FIR滤波模块以及上位机数据处理软件；最后给出了完整的系统测试代码及实验验证结果。实验表明，该系统能够有效检测板厚为12 mm的铁磁性钢板背面厚度减薄4.2%以上的腐蚀缺陷，检测灵敏度达到0.5 mm深度当量。本文的研究可为储罐底板在线无损检测提供理论与技术参考。
关键词：储罐底板；背面腐蚀；脉冲涡流检测；多通道差分探头；数字相敏检波
1 绪论
1.1 研究背景与意义
大型立式钢质储罐是石油、化工行业储存原油、成品油及化工产品的重要基础设施。储罐底板作为储罐的主要承力构件和介质接触面，其结构完整性直接关系到储罐的安全运行和使用寿命。在长期服役过程中，储罐底板面临着多方面的腐蚀威胁：底板下表面（与罐内介质接触面）可能遭受介质腐蚀，而底板背面（与罐基础接触的地侧）则因沉积