一種基于數(shù)字io的超聲探傷數(shù)據(jù)采集裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超聲探傷數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，涉及一種采用數(shù)據(jù)1 口進(jìn)行超聲數(shù)據(jù)探傷的數(shù)據(jù)采集裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲探傷技術(shù)是現(xiàn)在金屬無損檢測(cè)技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)。它利用超聲波在被檢測(cè)介質(zhì)中的傳播特性檢測(cè)、評(píng)價(jià)被檢測(cè)物質(zhì)的特性。相對(duì)其它探傷技術(shù)，其應(yīng)用范圍廣，穿透能力強(qiáng)，檢測(cè)靈敏度高，使用方便、直觀，且對(duì)人體無害等特點(diǎn)，不僅能實(shí)現(xiàn)金屬構(gòu)件內(nèi)部缺陷的檢出，還能對(duì)缺陷的類型進(jìn)行識(shí)別，對(duì)缺陷的位置進(jìn)行定位?；谝陨咸攸c(diǎn)，超聲探傷技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到現(xiàn)代工業(yè)的幾乎所有部門:鋼鐵，機(jī)器制造，鍋爐壓力容器的有關(guān)部門，室友化工，鐵路運(yùn)輸，造船，航空航天甚至還包括集成電路，核電等部門。
[0003]超聲探傷技術(shù)可以適用于各種尺寸和金屬材料的探測(cè)，對(duì)鑄件、鍛件，乳制件等大型在役設(shè)備的質(zhì)量檢查。且目前超聲無損檢測(cè)的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大，延伸至各種關(guān)鍵機(jī)械零部件，結(jié)構(gòu)件，電站設(shè)備，船體，鍋爐，壓力容器，鍋爐管道等復(fù)雜設(shè)備也有較為可靠的檢出能力和可靠性。
[0004]目前，雖然我國(guó)關(guān)于探頭和超聲探測(cè)儀器都有專門的企業(yè)生產(chǎn)，技術(shù)也已經(jīng)相對(duì)成熟，但是均是作為獨(dú)立的儀器使用，其應(yīng)用場(chǎng)合和二次開發(fā)都受到了極大的局限。在其數(shù)據(jù)采集的通信技術(shù)上，均是采用標(biāo)準(zhǔn)化的通信接口，這樣對(duì)系統(tǒng)的開銷和硬件的要求很高，也不利于探傷技術(shù)的發(fā)展和普及。
[0005]綜上所述，簡(jiǎn)單、易移植的超聲探傷方法，是超聲探傷技術(shù)進(jìn)一步普及的關(guān)鍵?；跀?shù)字I/O的超聲探傷數(shù)據(jù)采集方法，為當(dāng)今探傷技術(shù)的發(fā)展提供了一條有效的途徑。應(yīng)用該方法，可以方便的在任何電子設(shè)備，智能設(shè)備上搭載超聲探傷系統(tǒng)，讓無損探傷從人工向智能化邁進(jìn)。
[0006]近年來，針對(duì)超聲探傷裝置的研究，我國(guó)已經(jīng)取得了一定的研究成果，并且部分成果已經(jīng)投入實(shí)際應(yīng)用。發(fā)明專利CN 104297344 A公開了一種乳鍛件超聲探傷方法，它包括:探頭與超聲探傷儀的連接方法，探傷儀基準(zhǔn)調(diào)整法，掃查方法和缺陷超標(biāo)的判定方法。其主要特點(diǎn)在于，能夠快速準(zhǔn)確的選擇靈敏度調(diào)整參數(shù)，當(dāng)探測(cè)到缺陷時(shí)，可以準(zhǔn)確滴判定缺陷當(dāng)量。發(fā)明專利CN 104330473 A公開了一種變截面軸盤類工件的探傷裝置:它包括:探頭架、探頭、步進(jìn)電機(jī)、圓弧導(dǎo)軌、連接塊、左滑臺(tái)。其關(guān)鍵特點(diǎn)在于給出了變截面軸盤類工件探傷裝置的使用方法，可滿足不同外徑的階梯軸、圓盤零件、圓棒零件的探傷需求，造價(jià)低、適用性強(qiáng)、應(yīng)用場(chǎng)合廣；可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化探傷，可廣泛應(yīng)用于機(jī)械、石油和化工等行業(yè)生產(chǎn)中的圓形零件的探傷。
[0007]總體來說，針對(duì)各種檢測(cè)對(duì)象的配套裝置和檢測(cè)方法都已經(jīng)十分成熟，但是對(duì)裝置的可移植性和搭載性卻缺乏研究。因此現(xiàn)在的超聲探傷儀器都自成系統(tǒng)，其重量和體積均偏大，有人工到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作，其自動(dòng)化，智能化程度還有待提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)以上提出的技術(shù)問題和超聲波探傷高速數(shù)據(jù)采集的，本發(fā)明專利所要解決的技術(shù)問題在于:提出一種可實(shí)現(xiàn)的基于數(shù)字1的高速數(shù)據(jù)采集方法和裝置。本發(fā)明所采樣用的方法通過合理的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，其使用效果良好，可擴(kuò)展性和可移植性均大大優(yōu)于現(xiàn)有產(chǎn)品，有效的解決了現(xiàn)有超聲探傷儀自成系統(tǒng)，基礎(chǔ)復(fù)雜，開發(fā)周期長(zhǎng)，難度大，設(shè)備投入成本大等方面的不足。
[0009]為解決上述問題，本發(fā)明采用的方案是:
一種基于數(shù)字1的超聲探傷數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:包括:用戶端、通過無線或有線方式與用戶端連接的下位機(jī)主板、以及通過有線方式與下位機(jī)主板連接的超聲收發(fā)板；其中，所述下位機(jī)主板包括RJ45網(wǎng)絡(luò)接口，RS232串口接口，MPC控制器，XC6SLX45TM數(shù)據(jù)處理器，CAN接口，上位機(jī)板卡DI/0接口 ；所述RJ45網(wǎng)絡(luò)接口、RS232串口串口接口以及XC6SLX45TM數(shù)據(jù)處理器同時(shí)與MPC控制器連接；所述CAN接口與XC6SLX45TM數(shù)據(jù)處理器連接；所述上位機(jī)板卡DI/0接口一端同時(shí)與MPC控制器和XC6SLX45TM數(shù)據(jù)處理器連接;
其超聲收發(fā)板包括:超聲收發(fā)板DI/0接口，探傷探頭，SMA C9接口，差分放大電路，硬件檢波電路，AD采樣，F(xiàn)IFO緩存，觸發(fā)控制器，升壓模塊，12V差分電源；所述探傷探頭，SMAC9接口，差分放大電路，硬件檢波電路，AD采樣，F(xiàn)IFO緩存依次連接；所述觸發(fā)控制器，升壓模塊，12V差分電源依次連接；SMA C9接口與觸發(fā)控制器連接；差分放大電路與差分電源連接；所述超聲收發(fā)板DI/0接口一端與FIFO緩存連接，另一端與上位機(jī)板卡DI/0接口另一端連接。
[0010]在上述的一種基于數(shù)字1的超聲探傷數(shù)據(jù)采集裝置，所述下位機(jī)主板采用型號(hào)為 NI Single Board R109636 的主板。
[0011]—種基于數(shù)字1的超聲探傷數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于:具體包括:
步驟1，將對(duì)應(yīng)的探傷探頭按照要求安裝與制定的檢測(cè)材料表面，外接電源通過12V差分電源，經(jīng)過觸發(fā)板的升壓模塊，給儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行充電，觸發(fā)控制釋放時(shí)，300-500V負(fù)脈沖電壓加載到探頭晶片上，探傷探頭激發(fā)出超聲波；
步驟2，回波信號(hào)同樣通過探頭，板上的SMA C9接口連接至系統(tǒng)的差分放大電路，將采集到的微弱超聲回波信號(hào)將星放大，放大后得到射頻信號(hào)的振動(dòng)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)視頻檢波，獲得回波的輪廓信息，這樣AD采樣開始按照設(shè)定好的參數(shù)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，并采集；步驟3，系統(tǒng)每次采集的數(shù)據(jù)暫存于FIFO緩存中，等待用戶計(jì)算機(jī)獲取通過D1接口，和下位機(jī)板卡處理的數(shù)據(jù)，并通過上位機(jī)軟件進(jìn)行顯示和保存。
[0012]在上述的一種基于數(shù)字10的超聲探傷數(shù)據(jù)采集方法，步驟I至步驟3為信號(hào)單次觸發(fā)和采樣的流程，程序循環(huán)運(yùn)行，在某次程序運(yùn)行過程中，參數(shù)發(fā)生了改變，在程序下一次循環(huán)中體現(xiàn)，執(zhí)行一次循環(huán)的時(shí)間由用戶從lOO-lOOOms進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0013]本發(fā)明所述方法中用戶端，可采樣任何帶有顯示功能的人機(jī)友好型設(shè)備作為用戶端，本實(shí)現(xiàn)裝置以用戶計(jì)算機(jī)作為用戶端。用戶計(jì)算機(jī)包含上位機(jī)軟件，上位機(jī)軟件采用基于LabView的圖像化語言實(shí)現(xiàn)。其軟件流程圖如圖2所示。包括設(shè)置參數(shù)，修改參數(shù)，超聲波觸發(fā)，F(xiàn)IFO清零，數(shù)據(jù)讀取等功能模塊，可直接獲得A掃波形。本軟件中可設(shè)置的參數(shù)包括重復(fù)周期，增益控制，讀取通道，觸發(fā)脈沖寬度，讀數(shù)長(zhǎng)度，是否觸發(fā)，是否清零，當(dāng)前幀數(shù)據(jù)保存等。
[0014]本發(fā)明所述方法中下位機(jī)板卡，帶有與上位機(jī)標(biāo)準(zhǔn)通信接口，且需要24位標(biāo)準(zhǔn)
3.3V輸入輸出雙向數(shù)字接口的計(jì)算機(jī)板卡即可。
本發(fā)明中涉及裝置采用NI Singleboard R109636.其主要包含RJ45接口，核心控制器，數(shù)據(jù)處理器，RS232，CAN接口以及DI/0接口。R45為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線接口，用以與用戶計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行信息交互，核心控制器用于對(duì)用戶發(fā)送命令盡心該處理，數(shù)據(jù)處理器用于快速的對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
[0015]本發(fā)明所述方法中的超聲收發(fā)板，具備超聲波激勵(lì)和采集的功能，并且將高速采集到的數(shù)據(jù)通過FIFO預(yù)存，然后通過DI/0 口的控制字節(jié)和數(shù)字字節(jié)選擇要讀取的數(shù)據(jù)信號(hào)。本發(fā)明中所述裝置采用了 SK-4超聲收發(fā)板。其系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖如圖3所示。包括探傷探頭，SMA C9接口，差分放大電路，視頻檢波，AD采樣，F(xiàn)IFO緩存，觸發(fā)控制，升壓模塊，12V差分電源以及D/10接口。12V差分電源分別給差分放大器和升壓模塊進(jìn)行供電。升壓模塊采用電容儲(chǔ)能的方式進(jìn)行放電電壓的控制。
[0016]本發(fā)明具有如下特點(diǎn):1、基于用戶端一下位機(jī)一收發(fā)板的系統(tǒng)架構(gòu)，使得該采集方法實(shí)現(xiàn)的途徑較多，各部分的可重構(gòu)性和替換性強(qiáng)。2、基于數(shù)字輸入輸出口的信號(hào)采集，其邏輯簡(jiǎn)單明確，軟硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，平臺(tái)資源占用少；3、通過本發(fā)明中方法研制的設(shè)備，其擴(kuò)展性和可移植性好，可搭載于任何具有控制功能的機(jī)器，只需額外的數(shù)字1 口而無需占用其它資源；4、本發(fā)明中涉及裝置，其AD采樣芯片采用AD9233，最高采樣頻率為100M，滿足現(xiàn)階段應(yīng)用所有應(yīng)用材料的頻率要求；5、本發(fā)明中涉及裝置，其含有四套到超聲波觸發(fā)和采集通道，可實(shí)現(xiàn)4探頭同時(shí)檢測(cè)，和4通道數(shù)據(jù)同時(shí)采集，檢測(cè)速率高；6、本發(fā)明中涉及檢測(cè)裝置，采用32K，8Bits先入先出數(shù)據(jù)緩存器，一次觸發(fā)最多可保存32000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，使得系統(tǒng)的性能不會(huì)受1 口速率的影響。7、本發(fā)明中涉及檢測(cè)裝置，其檢測(cè)數(shù)據(jù)通過TDMS數(shù)據(jù)格式進(jìn)行保存，存儲(chǔ)速度快，可靠性高，且可通過通用辦公軟件查看；8、本發(fā)明中涉及檢測(cè)裝置，其數(shù)據(jù)可選擇保存，通過軟件設(shè)置，僅保存