一種基于高速a/d卡的全波形采集超聲自動檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體地是一種基于高速A/D卡的全波形采集超聲自動檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲檢測可用于金屬、非金屬材料的缺陷檢測、厚度測量、內(nèi)部組織和特性的表征以及應(yīng)力的測量，是目前應(yīng)用最廣泛的無損檢測技術(shù)之一。早期的超聲檢測僅有手動檢測方式和以模擬量顯示的A掃描信號分析方式，在使用中有較大局限性。20世紀(jì)80年代以來，由于國內(nèi)外針對板、棒材等制件批量檢測的需求，逐步發(fā)展了超聲自動檢測系統(tǒng)，并配備有報警、記錄等裝置，發(fā)展為B，C掃描顯示，且在計算機技術(shù)和數(shù)據(jù)采集器件發(fā)展的基礎(chǔ)上逐步實現(xiàn)了自動檢測系統(tǒng)的數(shù)字化。數(shù)字化超聲自動檢測系統(tǒng)不僅定位準(zhǔn)確、人為干擾因素少、檢測結(jié)果顯示直觀，而且能以數(shù)字形式存儲檢測數(shù)據(jù)，為信號的分析處理提供了各種可能性，因此，其在材料質(zhì)量檢驗、檢測技術(shù)研究等領(lǐng)域已成為重要工具。
[0003]目前，實際使用數(shù)字化超聲自動檢測系統(tǒng)大多只用于缺陷有無的檢測，即用C掃描圖記錄材料在一定厚度范圍內(nèi)不連續(xù)性的反射信號幅度及時間，或者記錄超聲波在穿過材料后的能量衰減等有限信息。隨著超聲檢測中缺陷定性、定量評價研究的深入，利用超聲波技術(shù)進行材料特性表征的研究越來越受到關(guān)注，人們已不再滿足于獲取有限的信息，而是希望能完整記錄被測工件各個部位的原始A掃描檢測波形，以進行多種信號特征的提取、頻譜分析，從而實現(xiàn)薄涂層厚度測量、材料應(yīng)力測量、碳纖維復(fù)合材料孔隙率檢測，以及材料中缺陷信號的識別、缺陷的定性判斷等更多的目的。此外，從缺陷有無檢測角度來說，僅有C掃描圖形記錄無法直觀分析檢測中的原始波形變化情況，也不能確定檢測中偶然檢測條件的偏差，使檢測結(jié)果的存儲不夠全面而導(dǎo)致缺陷的后續(xù)評定受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明就是針對上述問題，彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種運行速度快、成像精度高且性能穩(wěn)定的基于高速A/D卡的全波形采集超聲自動檢測系統(tǒng)；本發(fā)明具有全波形采集自動檢測功能，可有效用于金屬、非金屬材料檢測和評價技術(shù)的研究。
[0005]為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0006]本發(fā)明一種基于高速A/D卡的全波形采集超聲自動檢測系統(tǒng)，其中包括高速A/D卡、超聲檢測儀、自動掃描器、運動控制系統(tǒng)和CSCAN軟件系統(tǒng)、水槽；結(jié)構(gòu)要點是所述自動掃描器和運動控制系統(tǒng)相互連結(jié)通信，所述運動控制系統(tǒng)和超聲檢測儀相通信，把位置觸發(fā)信號傳送給超聲檢測儀，所述超聲檢測儀分兩種信號輸出傳送給高速A/D卡，一路為模擬RF波形、另一路為同步SYNC ;高速A/D卡輸出數(shù)字RF波形傳送給信號處理電路，所述水槽內(nèi)包括工件、換能器。
[0007]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述超聲檢測儀采用138型超聲檢測儀，138型檢測儀可輸出一 5V?+5V的模擬R F波形信號，該信號電壓值始終與A掃描波形的幅值保持同步變化，并呈線性關(guān)系。
[0008]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述高速A/D卡采用了 PC1-9820型A/D卡，該卡最高采樣頻率120MS/S，垂直分辨率14位，板載內(nèi)存512MB，支持重復(fù)后觸發(fā)功能。
[0009]本發(fā)明所述重復(fù)后觸發(fā)功能重復(fù)后觸發(fā)功能指A/D卡在收到一次觸發(fā)信號后立即按設(shè)定的采樣頻率采集完成指定數(shù)量的一組數(shù)據(jù)，隨后自動等待下一次觸發(fā)，直至指定次數(shù)的觸發(fā)動作全部完成方為結(jié)束。
[0010]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述PC1-9820型A/D卡與計算機之間的數(shù)據(jù)傳輸通過PCI總線進行。
[0011]進一步地，本發(fā)明所述PCI總線，其寬度為32位，頻率為33 MHz，數(shù)據(jù)傳輸速率最大為 132 MB/s。
[0012]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述CSCAN軟件系統(tǒng)采用逐行異步傳輸?shù)姆绞?、所述CSCAN軟件系統(tǒng)又采用了逐行進行的方式。
[0013]本發(fā)明的有益效果是。
[0014]本發(fā)明設(shè)計了一種全波形采集超聲自動檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)了 A，B, C3種掃描方式且具有記錄被檢材料上所有檢測點超聲A掃描波形的功能，支持材料超聲檢測、評價技術(shù)研究。該系統(tǒng)由高速A/D卡、超聲檢測儀、自動掃描器、運動控制系統(tǒng)和CSCAN軟件等組成，作為核心部件的高速A/D卡選用PC1-9820型，負(fù)責(zé)從超聲檢測儀采集A掃描波形信號。自動掃描過程中，A/D卡與超聲檢測儀、運動控制系統(tǒng)之間通過硬件信號實現(xiàn)同步，使A掃描波形數(shù)據(jù)的采集與被檢材料上聲傳播的渡越時間、預(yù)定測量點位置相對應(yīng)，采集得到的A掃描波形數(shù)據(jù)通過A/D卡的板載SD R AM及DMA功能異步傳輸至計算機內(nèi)存，并由CSCAN軟件進一步實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮、濾波、存儲以及不同方式成像等處理。測試結(jié)果證明，本發(fā)明檢測系統(tǒng)運行速度快，成像精度高且性能穩(wěn)定。
[0015]本發(fā)明檢測系統(tǒng)還可根據(jù)需要進行功能擴展，如增加數(shù)據(jù)處理模塊來提高信號多種特征自動識別能力等。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明一種基于高速A/D卡的全波形采集超聲自動檢測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，為本發(fā)明一種基于高速A/D卡的全波形采集超聲自動檢測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖。圖中包括高速A/D卡、超聲檢測儀、自動掃描器、運動控制系統(tǒng)和CSCAN軟件系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)要點是所述自動掃描器和運動控制系統(tǒng)相互連結(jié)通信，所述運動控制系統(tǒng)和超聲檢測儀相通信，把位置觸發(fā)信號傳送給超聲檢測儀，所述超聲檢測儀分兩種信號輸出傳送給高速A/D卡，一路為模擬RF波形、另一路為同步SYNC ;高速A/D卡輸出數(shù)字RF波形傳送給信號處理電路，所述水槽內(nèi)包括工件、換能器。
[0018]本發(fā)明所述同步SYNC設(shè)計為確保A掃描波形的采集能夠與被檢材料上聲傳播的渡越時間及預(yù)定檢測位置精確對應(yīng).本文設(shè)計了如下同步方案，由高速A/D卡通過超聲檢測儀R F端口獲取A掃描波形信號，同時將超聲檢測儀輸出的SYNC信號作為每個A掃描波形的采集起始觸發(fā)信號.SYNC信號屬于周期脈沖信號，許多超聲檢測儀、脈沖信號發(fā)生器均可提供，其脈沖輸出與超聲始脈沖的發(fā)射時間同步，以該信號作為觸發(fā)，使A/D卡在采集每個A掃描波形時均以渡越時間為起始，保證在采樣頻率已知的情況下，計算機可根據(jù)公式TN渡越=N/f確定出數(shù)字A掃描波形數(shù)據(jù)中任意的第N( N = 0,1,2,3,…)個數(shù)據(jù)所對應(yīng)的渡越時間。