多通道电磁超声测厚系统技术方案

本发明专利技术多通道电磁超声测厚系统，实现多通道超声回波数据的高速采集、运算、存储、显示等功能，具有高性能、低成本、体积小、低功耗的特点。本发明专利技术包括电磁超声换能器、电磁超声测厚仪、上位机；所述电磁超声测厚仪包括信号激励与接收模块、信号处理模块、显示模块，信号激励与接收模块与信号处理模块相互连接，信号处理模块的输出端连接显示模块；电磁超声测厚仪的信号激励与接收模块的输入端连接电磁超声换能器的信号输出端，信号处理模块与上位机相互连接；所述信号激励模块包括脉冲信号发生电路、驱动电路、MOS管、发射脉冲产生电路，脉冲信号发生电路连接驱动电路，驱动电路连接MOS管，MOS管连接发射脉冲产生电路，MOS管的集电极端连接高压电源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于管道厚度测量
，具体地涉及多通道电磁超声测厚系统。
技术介绍
管道(或板材)厚度精确快速测量具有广泛的应用前景。电磁超声测厚具有无需耦合剂、非接触、耐高温等特点,得到了众多学者关注。S.Dixon等设计了一种电磁超声测厚系统,可用于铝板测厚,精度达0.2%；曹建海等设计了基于MCS-51单片机的电磁超声测厚系统,测量精度达到0.5%；刘天华等开发了一套EMAT测距测厚系统,测量精度达到0.1mm,可用于在线测量火车车轮轮缘、钢板厚度；段伟亮等设计了基于FPGA的电磁超声测厚系统,分辨力可达0.1m。但以上研究均为单通道测厚,对管道全覆盖快速扫描存在局限。
技术实现思路
本专利技术就是针对上述对管道全覆盖快速扫描存在局限性的问题，弥补现有技术的不足，提供多通道电磁超声测厚系统；本专利技术实现多通道超声回波数据的高速采集、运算、存储、显示等功能，具有高性能、低成本、体积小、低功耗的特点。为实现本专利技术的上述目的，本专利技术采用如下技术方案。本专利技术多通道电磁超声测厚系统，包括电磁超声换能器、电磁超声测厚仪、上位机；其结构要点是：所述电磁超声测厚仪包括信号激励与接收模块、信号处理模块、显示模块，所述信号激励与接收模块与信号处理模块相互连接，信号处理模块的输出端连接显示模块；所述电磁超声测厚仪的信号激励与接收模块的输入端连接电磁超声换能器的信号输出端，所述信号处理模块与上位机相互连接；所述信号激励模块包括脉冲信号发生电路、驱动电路、MOS管、发射脉冲产生电路，脉冲信号发生电路连接驱动电路，驱动电路连接MOS管，MOS管连接发射脉冲产生电路，所述MOS管的集电极端连接高压电源。作为本专利技术的一种优选方案，所述信号处理模块采用ARM(STM32F407ZGT6)与FPGA(EP3C16Q240C8N)构成。作为本专利技术的另一种优选方案，所述电磁超声换能器采用4张数据采集板卡级联构成，所述每张数据采集板卡包括4个通道。本专利技术的有益效果是。1、本专利技术提供多通道电磁超声测厚系统，所述电磁超声测厚系统采用ARM与FPGA控制系统运行,采用电磁超声换能器产生超声波,实现多通道超声回波数据的高速采集、运算、存储、显示等功能。本专利技术具有高性能、低成本、体积小、低功耗的特点；所述上位机软件使用基于UDP协议的网络通信实现上位机与测厚系统的连接,数据传输效率高,实时性好。软件完成超声回波信号的处理和显示管道厚度变化的监测等功能,适合自动化测厚应用。通过网络接口通信,方便远程监控功能的测厚系统开发,具有较为广阔的应用前景。2、本专利技术采用多张数据采集板卡级联构成技术来实现16通道以上的多通道电磁超声测厚,系统结构简单,可通过上位机完成系统参数的设置、超声回波显示和厚度监测等功能；本专利技术测厚精度高,能实现管道的快速自动化测厚。附图说明图1是本专利技术多通道电磁超声测厚系统的总体架构图。图2是本专利技术多通道电磁超声测厚系统的信号激励模块电路连接图。图3是本专利技术多通道电磁超声测厚系统的详细硬件结构框图。图4是本专利技术多通道电磁超声测厚系统的程序流程图。具体实施方式结合图1和图2所示，本专利技术包括电磁超声换能器、电磁超声测厚仪、上位机；其结构要点是：所述电磁超声测厚仪包括信号激励与接收模块、信号处理模块、显示模块，所述信号激励与接收模块与信号处理模块相互连接，信号处理模块的输出端连接显示模块；所述电磁超声测厚仪的信号激励与接收模块的输入端连接电磁超声换能器的信号输出端，所述信号处理模块与上位机相互连接；所述信号激励模块包括脉冲信号发生电路、驱动电路、MOS管、发射脉冲产生电路，脉冲信号发生电路连接驱动电路，驱动电路连接MOS管，MOS管连接发射脉冲产生电路，所述MOS管的集电极端连接高压电源。所述信号处理模块采用ARM(STM32F407ZGT6)与FPGA(EP3C16Q240C8N)构成。本专利技术将ARM高效的处理能力与FPGA配置灵活的特点结合起来，所述ARM通过PS方式配置FPGA,实现电磁超声测厚仪的信号实时采集、高速处理及测量结果显示等功能。所述电磁超声换能器采用4张数据采集板卡级联构成，所述每张数据采集板卡包括4个通道。如图3所示，为本专利技术多通道电磁超声测厚系统的详细硬件结构框图。从图中可看出，硬件结构由主控制板与多通道电磁超声换能器构成，其中主控制板包括外围设备、ARM、FPGA，所述外围设备包括PC接口、外围I/O接口、液晶显示屏；所述ARM分别与外围设备、FPGA相互连接，所述FPGA通过网络与上位机通信，FPGA的信号输出端连接多通道电磁超声换能器的4张数据采集板卡的输入端。本专利技术所述上位机与电磁超声测厚仪之间的通信软件采用VisualC++6.0作为开发工具,利用基于UDP协议的Socket网络编程实现与测厚仪的通信。UDP协议与TCP协议相比,数据传输效率更高,实时性更好,能适应电磁超声测厚通信高速大量数据传输的需求；上位机创建套接字,绑定本地IP及端口,设定服务器端(即测厚仪)IP及端口,即可开始通信。上位机将控制指令以数据报的形式发送给服务器端。参见图4所示，为本专利技术多通道电磁超声测厚系统的程序流程图。所述上位机和测厚仪建立连接后,可在软件界面上选择显示各通道超声回波波形,根据波形调整厚度计算相关的参数和设置,或直接调取之前保存的参数文件,避免每次开机逐个设置仪器通道参数；参数设置完成后进行标定,对被测件的厚度设置上下门限。在检测过程中,被测件厚度变化过大超出门限设置的范围则报警并标记。整个检测过程的数据保存在文件中,方便以后读取和细化分析。多通道获取信号后可进行融合处理得到更准确的厚度。可以理解的是，以上关于本专利技术的具体描述，仅用于说明本专利技术而并非受限于本专利技术实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本专利技术进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
多通道电磁超声测厚系统，包括电磁超声换能器、电磁超声测厚仪、上位机；其特征在于：所述电磁超声测厚仪包括信号激励与接收模块、信号处理模块、显示模块，所述信号激励与接收模块与信号处理模块相互连接，信号处理模块的输出端连接显示模块；所述电磁超声测厚仪的信号激励与接收模块的输入端连接电磁超声换能器的信号输出端，所述信号处理模块与上位机相互连接；所述信号激励模块包括脉冲信号发生电路、驱动电路、MOS管、发射脉冲产生电路，脉冲信号发生电路连接驱动电路，驱动电路连接MOS管，MOS管连接发射脉冲产生电路，所述MOS管的集电极端连接高压电源。

【技术特征摘要】
1.多通道电磁超声测厚系统，包括电磁超声换能器、电磁超声测厚仪、上位机；其特征在于：所述电磁超声测厚仪包括信号激励与接收模块、信号处理模块、显示模块，所述信号激励与接收模块与信号处理模块相互连接，信号处理模块的输出端连接显示模块；所述电磁超声测厚仪的信号激励与接收模块的输入端连接电磁超声换能器的信号输出端，所述信号处理模块与上位机相互连接；所述信号激励模块包括脉冲信号发生电路、驱动电路、MOS管、发射脉冲产生电路，脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：李福霞，
申请(专利权)人：李福霞，
类型：发明
国别省市：辽宁;21