1.技术背景与挑战
电场指纹法是一种在20世纪90年代兴起的无损检测技术，它通过分析被测对象表面微小的电压变化，来探测金属结构中的缺陷、裂纹、腐蚀以及它们的扩展情况。这种方法具有高精度和高准确性，并且能够区分不同类型的金属腐蚀。然而，由于被检测区域的金属等效电阻非常小，因此需要通过提高激励电流强度来提高数据采集设备对响应电压的采集精度。这可能会导致激励电流过大，产生金属材料焦耳热效应，影响温度补偿，以及波动带来的不确定性。此外，传统设备通常需要单独配置高输出电流电源，不便操作，同时也存在人身安全问题。
2.基于PXIe总线技术的模块化设计
为了解决上述问题，我们开发了一个基于PXIe总线技术的模块化系统，该系统将所有必要硬件和外围设备集成到一个可移动机箱中。我们采用了高精度数字万用表，以减少激励电流，从而提高了检测效率和安全性。
3.工作原理概述
我们的系统遵循通用化、模块化、标准化设计原则。它包括四个主要部分：电子控制、数据采集、高级数据处理以及用户界面。
4.电子控制模块
本系统使用NI公司提供的一系列板卡作为电子控制模块，其中包括PXIe-4112直流输出板卡用于提供恒定且高精度直流激励信号。这一方案简化了实验室环境中的仪器布局并增强了实验人员的人身安全。
5.数据采集与处理
我们的系统利用多种板卡进行数据采集，如数字万用表（PXIe-4081）和低噪声矩阵开关（PXI-2535）。这些组件结合起来，可以实现快速准确地测量极小范围内的小信号，这对于捕捉微弱但关键信息至关重要。
6.温度补偿与环境监测
为了保证测试结果准确性，我们还包含了一套用于实时温度监控及补偿措施。在这个过程中，我们使用NI9217三线式校准有源输入/输出转换器以获取高度精确的地温读数，并根据所需进行自动调整以适应环境变化。
7.LABVIEW软件开发环境
我们使用LABVIEW作为软件平台，它允许我们创建图形编程语言G代码，这使得程序更易于理解和维护。此外，LABVIEW提供广泛功能库，使得可以快速完成任何编程任务。此外，本系统软件具有良好的扩展能力，并且操作简单友好，有助于提高教学效率。
8验证与应用示例
最后，我们通过多物理场耦合数值仿真软件及实际实验验证该检测系统性能，其结果显示出该系统能够有效地实现无损检测需求，并在实际应用中取得显著效果。
