现场总线协议下的电场指纹探测系统革新设计

为了提升实验室设备的智能化水平，本文提出了基于PXIe总线技术的模块化电场指纹检测系统。该系统集成了各种硬件和外围设备于一个可移动机箱内，采用高精度数字万用表，减少了激励电流，从而提高了检测效率和安全性。此外，该系统利用PXIe总线模块化、集成性好、稳定性的特点，保证了数据采集的同步性和实时性，进一步增强了系统的安全性和测试速度。

本文首先介绍了技术背景，即电场指纹法是一种无损检测技术，可以通过微小的电压变化对金属结构缺陷进行高精度检测。然而，由于被测区域金属等效电阻小，因此需要大幅提高激励电流来提高数据采集精度，这可能导致温度补偿困难以及激励电流波动影响。

随后，本文详细阐述了基于PXIe总线技术设计的腐蚀监测系统。该系统采用图1所示金属管道缺陷检测原理，其中在待测管道表面布置一个采集电极矩阵，当向管道加载激励电流后，在内部及表面会建立起特定的直流电场。当有腐蚀缺陷产生时，electric field lines会受到干扰而发生变形，在腐蚀缺陷区域附近的electric signal会发生微小变化。这可以通过比较局部electric field特征曲线微小变化来分析缺陷状况，为判断缺陷深度、取向等问题提供精确数据支持。

此外，该文章还讨论了PXIe总线技术及其优点，以及如何利用这些优点来设计出更为高效、高准确性的腐蚀监测系统。在硬件部分，本文选择NI公司的PXIe－4112板卡作为电子源模块，以实现恒定且高精度的电子激励，并且由于其集成在机箱内，无需外接供给，对被测金属结构进行激励，从而提高便携性和稳定性。

软件部分，本文采用LABVIEW开发环境编写程序，并包含多条数据流以同步采集并存储信息，以便能够精确地定位局部腐蚀。此外，还设计了一套友好的人机交互界面（见图3），以提升无损检测实验教学效率。

最后，本文通过多物理场耦合数值仿真软件及实验验证方法验证了检测系统的采集精度。