便携式相控阵超声波成像探伤仪制造技术

本实用新型专利技术涉及超声波领域，其公开了一种便携式相控阵超声波成像探伤仪，包括超声波阵列收发单元、信号切换模块、脉冲信号发生器、超声发送波束发生器、AFE模拟前端、FPGA控制单元以及ARM主控制器单元。本实用新型专利技术的有益效果是：提高了产品的集成度，使产品尺寸更小，更易便携。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及超声波领域，尤其涉及一种便携式相控阵超声波成像探伤仪。
技术介绍
在工业制造领域，无损检测是科学研究和工业生产部门的一种强有力的分析技术，类型广泛，用以在不损害或永久改变物体的材料成分，物理及化学结构的前提下评估样品的基本属性。为满足工业制造业探伤领域的最新需求，提高现有探伤仪器的性能以及诊断能力，并朝着便携性、智能化方向发展是对目前产品升级的新任务；当前普通超声波探伤仪虽已应用广泛，但其存在一些有待改进的地方，比如无法对工件缺陷大小更为精准的定量分析，同时，探伤对缺陷的定位和定性检测却仅仅是根据标准件反推缺陷大小和位置。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本技术提供了一种便携式相控阵超声波成像探伤仪，解决现有技术中无法对工件缺陷大小更为精准的定量分析以及探伤对缺陷的定位和定性检测却仅仅是根据标准件反推缺陷大小和位置的问题。本技术提供了一种便携式相控阵超声波成像探伤仪，包括超声波阵列收发单元、信号切换模块、脉冲信号发生器、超声发送波束发生器、AFE模拟前端、FPGA控制单元以及ARM主控制器单元；所述超声波阵列收发单元连接所述信号切换模块；所述信号切换模块分别连接所述脉冲信号发生器和所述AFE模拟前端；所述超声发送波束发生器连接所述脉冲信号发生器；所述FPGA控制单元分别连接所述超声发送波束发生器和AFE模拟前端；所述FPGA控制单元连接所述ARM主控制器单元。作为本技术的进一步改进，所述脉冲信号发生器为8通道的高压脉冲信号发生器。作为本技术的进一步改进，所述超声波阵列收发单元为8*8阵列超声波收发探头。作为本技术的进一步改进，所述便携式相控阵超声波成像探伤仪还设有温湿度传感器；所述温湿度传感器连接所述ARM主控制器单元。作为本技术的进一步改进，所述便携式相控阵超声波成像探伤仪还设有wifi模块；所述wifi模块连接所述ARM主控制器单元。作为本技术的进一步改进，所述ARM主控制器单元设有接口模块；所述接口模块包括sd卡存储器、flash和sdram存储器。作为本技术的进一步改进，所述FPGA控制单元上还设有按键以及led电路。作为本技术的进一步改进，所述FPGA控制单元之间AFE模拟前端之间设有dac数模转换模块。本技术的有益效果是：提高了产品的集成度，使产品尺寸更小，更易便携；提高了谐波成像能力，通过特定数字信号算法减少人工对信号的筛选识别工作，并使得样品缺陷回波信号的自动识别能力增强，解决普通超声波探伤仪无法成像检测的问题，以2维、3维形式对缺陷位置、形状大小进行成像，用最直观的方式来反应样品真实缺陷情况，而不是根据标准件反推缺陷大小和位置。【附图说明】图1为本技术的结构示意图。【具体实施方式】下面结合附图说明及具体实施方式对本技术进一步说明。一种便携式相控阵超声波成像探伤仪，包括超声波阵列收发单元、信号切换模块、脉冲信号发生器、超声发送波束发生器、AFE模拟前端、FPGA控制单元以及ARM主控制器单元；所述超声波阵列收发单元连接所述信号切换模块；所述信号切换模块分别连接所述脉冲信号发生电路和所述AFE模拟信号采集前端；所述超声发送波束发生电路连接所述脉冲信号发生电路；所述FPGA控制单元分别连接所述超声发送波束发生电路和AFE模拟信号采集前端；所述FPGA控制单元连接所述ARM主控制器单元。所述脉冲信号发生电路主芯片为8片8通道的高压脉冲信号发生器芯片。所述超声波阵列收发单元为8*8阵列超声波收发探头。所述便携式相控阵超声波成像探伤仪还设有温湿度传感器；所述温湿度传感器连接所述ARM主控制器单元。所述便携式相控阵超声波成像探伤仪还设有wifi模块；所述wifi模块连接所述ARM主控制器单元。所述ARM主控制器单元设有接口模块；所述接口模块包括sd卡存储器、flash和sdram存储器。所述FPGA控制单元上还设有按键以及led电路。所述FPGA控制单元之间AFE模拟前端之间设有dac数模转换模块。在一实施例中，ARM主控电路包含主控芯片、外围接口、电池充电电路、SD卡连接器、温湿度监测电路、触摸显示电路、存储电路。主控芯片：采用 ARM微处理器STM32F746，其控制整个仪器系统的运行，处理器内部运行的是FREERTOS实时操作系统、TCP/IP协议栈、超声数据分析程序。外围接口：主要为微控制器提供的接口，且还有负责与仪器外部设备进行通信的USB接口和WIFI模块（ESP8266），除此之外还包括JTAG端口，SPI，UART，GPIO。电池充电电路: 仪器采用7.5v 的锂聚合物或锂离子电池供电，充电时，通过电源适配器接口经芯片给电池充电，并通过热敏电阻监测电池在充电时的温度情况。SD卡连接器：当仪器不能连接到PC机上时，支持对探伤分析数据的外部存储。温湿度监测电路：采用HDC1000传感器，用于测量仪器工作的当前温度和湿度情况。触摸显示接口：为RGB显示接口和4线电阻触摸屏接口。存储电路：提供了256Mb的SDRAM内存和2Gb的Nand flash,为系统提供充足的存储单元。在一实施例中，FPGA芯片采用Altera 公司的Cyclone V 5CEFA5F23C7N芯片，其所涉及的控制单元含高压激励信号产生电路、信号切换电路、探头接口、自动增益控制电路、AFE模拟信号前端采集电路、FPGA控制运算单元、按键及LED电路。高压激励信号产生电路：包含超声波束发生电路、高压脉冲信号发生电路及相应的MOSFET、稳压二极管压、电阻、电容等辅助电路，每通道可产生可调的200V、300V、400V、500V电压输出，其中涉及的波束发生电路主器件采用8片8通道LM96570，高压脉冲信号发生电路主芯片采用8片8通道LM96550；信号继电切换电路：信号切换电路主芯片采用8片8通道LM96530芯片。探头接口：支持行业内8路，16路，32路，64路探头接口。自动增益控制电路：该部分电路主要采用AFE模拟前端的内部VCA模块和8bit分辨率数模转换器件（DAC081C085）相结合，并受FPGA控制使得在DAC反馈调节下，可实现对采集信号的自动增益调节。AFE模拟信号前端采集电路：为系统提供原始超声换能信号采集，该部分电路主芯片采用8片8通道AFE5805ZCF，其分辨率为12bit、最高采样率为50MSPS。FPGA控制运算单元：对于来自ADC的数字信号，FPGA控制器将其缓存至SDRAM存储器中，经波束信号形成器，一方面对带通数据进行希尔伯特变化，完成包络重构，并通过FSMC接口发将重构信号反馈给ARM系统，另一方面对带通数据进行超声成像数字信号处理以提供成像数据给ARM系统显示。按键及LED电路：按键捕获及LED控制由FPGA提供完成，按键信息的处理和指示灯状态配置则由ARM主控器提供。该探伤仪增强了仪器对缺陷的自动辨别能力，通过增强仪器对信号的自动分析能力，减少人工对信号的筛选识别工作，通过对超声回波信息的进一步挖掘分析，实现了普通超声波探伤仪难以具备的成像能力，以辅助图像的形式对缺陷位置、形状大小进行较为直观呈现；优化了人机交换接口。进一步有效解决了工程人员对当前超声波探伤仪难用的问题，普通工程人员无需考证就能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式相控阵超声波成像探伤仪，其特征在于：包括超声波阵列收发单元、信号切换模块、脉冲信号发生器、超声发送波束发生器、AFE模拟前端、FPGA控制单元以及ARM主控制器单元；所述超声波阵列收发单元连接所述信号切换模块；所述信号切换模块分别连接所述脉冲信号发生器和所述AFE模拟前端；所述超声发送波束发生器连接所述脉冲信号发生器；所述FPGA控制单元分别连接所述超声发送波束发生器和AFE模拟前端；所述FPGA控制单元连接所述ARM主控制器单元。

【技术特征摘要】
1.一种便携式相控阵超声波成像探伤仪，其特征在于：包括超声波阵列收发单元、信号切换模块、脉冲信号发生器、超声发送波束发生器、AFE模拟前端、FPGA控制单元以及ARM主控制器单元；所述超声波阵列收发单元连接所述信号切换模块；所述信号切换模块分别连接所述脉冲信号发生器和所述AFE模拟前端；所述超声发送波束发生器连接所述脉冲信号发生器；所述FPGA控制单元分别连接所述超声发送波束发生器和AFE模拟前端；所述FPGA控制单元连接所述ARM主控制器单元。2.根据权利要求1所述的便携式相控阵超声波成像探伤仪，其特征在于：所述脉冲信号发生器为8通道的高压脉冲信号发生器。3.根据权利要求1所述的便携式相控阵超声波成像探伤仪，其特征在于：所述超声波阵列收发单元为8*8阵列超声波收发探头。4.根据权利要求1所述的便...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨青，李志强，杨丰，
申请(专利权)人：成都克瑞斯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51