一种基于高速A/D卡的全波形采集超声自动检测系统技术方案

一种基于高速A/D卡的全波形采集超声自动检测系统。本发明专利技术具有全波形采集自动检测功能，可有效用于金属、非金属材料检测和评价技术的研究；并且运行速度快、成像精度高及性能稳定。其中包括高速A/D卡、超声检测仪、自动扫描器、运动控制系统和CSCAN软件系统、水槽；结构要点是所述自动扫描器和运动控制系统相互连结通信，所述运动控制系统和超声检测仪相通信，把位置触发信号传送给超声检测仪，所述超声检测仪分两种信号输出传送给高速A/D卡，一路为模拟RF波形、另一路为同步SYNC；高速A/D卡输出数字RF波形传送给信号处理电路，所述水槽内包括工件、换能器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无损检测
，具体地是一种基于高速A/D卡的全波形采集超声自动检测系统。
技术介绍
超声检测可用于金属、非金属材料的缺陷检测、厚度测量、内部组织和特性的表征以及应力的测量，是目前应用最广泛的无损检测技术之一。早期的超声检测仅有手动检测方式和以模拟量显示的A扫描信号分析方式，在使用中有较大局限性。20世纪80年代以来，由于国内外针对板、棒材等制件批量检测的需求，逐步发展了超声自动检测系统，并配备有报警、记录等装置，发展为B，C扫描显示，且在计算机技术和数据采集器件发展的基础上逐步实现了自动检测系统的数字化。数字化超声自动检测系统不仅定位准确、人为干扰因素少、检测结果显示直观，而且能以数字形式存储检测数据，为信号的分析处理提供了各种可能性，因此，其在材料质量检验、检测技术研究等领域已成为重要工具。目前，实际使用数字化超声自动检测系统大多只用于缺陷有无的检测，即用C扫描图记录材料在一定厚度范围内不连续性的反射信号幅度及时间，或者记录超声波在穿过材料后的能量衰减等有限信息。随着超声检测中缺陷定性、定量评价研究的深入，利用超声波技术进行材料特性表征的研究越来越受到关注，人们已不再满足于获取有限的信息，而是希望能完整记录被测工件各个部位的原始A扫描检测波形，以进行多种信号特征的提取、频谱分析，从而实现薄涂层厚度测量、材料应力测量、碳纤维复合材料孔隙率检测，以及材料中缺陷信号的识别、缺陷的定性判断等更多的目的。此外，从缺陷有无检测角度来说，仅有C扫描图形记录无法直观分析检测中的原始波形变化情况，也不能确定检测中偶然检测条件的偏差，使检测结果的存储不够全面而导致缺陷的后续评定受到限制。
技术实现思路
本专利技术就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种运行速度快、成像精度高且性能稳定的基于高速A/D卡的全波形采集超声自动检测系统；本专利技术具有全波形采集自动检测功能，可有效用于金属、非金属材料检测和评价技术的研究。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。本专利技术一种基于高速A/D卡的全波形采集超声自动检测系统，其中包括高速A/D卡、超声检测仪、自动扫描器、运动控制系统和CSCAN软件系统、水槽；结构要点是所述自动扫描器和运动控制系统相互连结通信，所述运动控制系统和超声检测仪相通信，把位置触发信号传送给超声检测仪，所述超声检测仪分两种信号输出传送给高速A/D卡，一路为模拟RF波形、另一路为同步SYNC；高速A/D卡输出数字RF波形传送给信号处理电路，所述水槽内包括工件、换能器。作为本专利技术的一种优选方案，所述超声检测仪采用138型超声检测仪，138型检测仪可输出－5V～+5V的模拟ＲF波形信号，该信号电压值始终与A扫描波形的幅值保持同步变化，并呈线性关系。作为本专利技术的另一种优选方案，所述高速A/D卡采用了PCI-9820型A/D卡，该卡最高采样频率120MS/s，垂直分辨率14位，板载内存512MB，支持重复后触发功能。本专利技术所述重复后触发功能重复后触发功能指A/D卡在收到一次触发信号后立即按设定的采样频率采集完成指定数量的一组数据，随后自动等待下一次触发，直至指定次数的触发动作全部完成方为结束。作为本专利技术的另一种优选方案，所述PCI-9820型A/D卡与计算机之间的数据传输通过PCI总线进行。进一步地，本专利技术所述PCI总线，其宽度为32位，频率为33MHz，数据传输速率最大为132MB/s。作为本专利技术的另一种优选方案，所述CSCAN软件系统采用逐行异步传输的方式、所述CSCAN软件系统又采用了逐行进行的方式。本专利技术的有益效果是。本专利技术设计了一种全波形采集超声自动检测系统，实现了A，B，C3种扫描方式且具有记录被检材料上所有检测点超声A扫描波形的功能，支持材料超声检测、评价技术研究。该系统由高速A/D卡、超声检测仪、自动扫描器、运动控制系统和CSCAN软件等组成，作为核心部件的高速A/D卡选用PCI-9820型，负责从超声检测仪采集A扫描波形信号。自动扫描过程中，A/D卡与超声检测仪、运动控制系统之间通过硬件信号实现同步，使A扫描波形数据的采集与被检材料上声传播的渡越时间、预定测量点位置相对应，采集得到的A扫描波形数据通过A/D卡的板载SDＲAM及DMA功能异步传输至计算机内存，并由CSCAN软件进一步实现数据压缩、滤波、存储以及不同方式成像等处理。测试结果证明，本专利技术检测系统运行速度快，成像精度高且性能稳定。本专利技术检测系统还可根据需要进行功能扩展，如增加数据处理模块来提高信号多种特征自动识别能力等。附图说明图1是本专利技术一种基于高速A/D卡的全波形采集超声自动检测系统的总体结构框图。具体实施方式如图1所示，为本专利技术一种基于高速A/D卡的全波形采集超声自动检测系统的总体结构框图。图中包括高速A/D卡、超声检测仪、自动扫描器、运动控制系统和CSCAN软件系统；结构要点是所述自动扫描器和运动控制系统相互连结通信，所述运动控制系统和超声检测仪相通信，把位置触发信号传送给超声检测仪，所述超声检测仪分两种信号输出传送给高速A/D卡，一路为模拟RF波形、另一路为同步SYNC；高速A/D卡输出数字RF波形传送给信号处理电路，所述水槽内包括工件、换能器。本专利技术所述同步SYNC设计为确保A扫描波形的采集能够与被检材料上声传播的渡越时间及预定检测位置精确对应．本文设计了如下同步方案，由高速A/D卡通过超声检测仪ＲF端口获取A扫描波形信号，同时将超声检测仪输出的SYNC信号作为每个A扫描波形的采集起始触发信号．SYNC信号属于周期脉冲信号，许多超声检测仪、脉冲信号发生器均可提供，其脉冲输出与超声始脉冲的发射时间同步，以该信号作为触发，使A/D卡在采集每个A扫描波形时均以渡越时间为起始，保证在采样频率已知的情况下，计算机可根据公式TN渡越=N/f确定出数字A扫描波形数据中任意的第N(N=0，1，2，3，…)个数据所对应的渡越时间。所述运动控制系统可将A扫描波形采集与预定位置进行对应，其CPU通过计算电机走过的编码数，可实时监测探头当前位置，自动扫查情况下，每当探头到达某个预定检测位置时，运动控制系统就会输出位置触发信号以通知探伤仪进行一次超声脉冲的发射，并由A/D卡在SYNC信号的触发下完成一次A扫描波形的采集处理．本系统中由于采集时间、位置的同步主要由硬件完成，故减轻了计算机CPU的计算压力．实验结果也表明，这种硬件结构不仅能够简化软件编写，而且能够在自动扫查情况下较好保证数据采集的正确性，避免产生错位和错误信号。本专利技术所述超声检测仪采用138型超声检测仪，138型检测仪可输出－5V～+5V的模拟ＲF波形信号，该信号电压值始终与A扫描波形的幅值保持同步变化，并呈线性关系;当超声检测仪以全波模式和射频模式显示时，A扫描波形的幅值由0变化到100%的情况，根据计算机通过A/D采样获取的ＲF波形信号的电压值可反推计算出任意时刻A扫描波形的幅值。检测中，为了能准确提取A扫描波形上规定时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高速A/D卡的全波形采集超声自动检测系统，其中包括高速A/D卡、超声检测仪、自动扫描器、运动控制系统和CSCAN软件系统、水槽；其特征在于：所述自动扫描器和运动控制系统相互连结通信，所述运动控制系统和超声检测仪相通信，把位置触发信号传送给超声检测仪，所述超声检测仪分两种信号输出传送给高速A/D卡，一路为模拟RF波形、另一路为同步SYNC；高速A/D卡输出数字RF波形传送给信号处理电路，所述水槽内包括工件、换能器。

【技术特征摘要】
1.一种基于高速A/D卡的全波形采集超声自动检测系统，其中包括高速A/D卡、超声检测仪、自动扫描器、运动控制系统和CSCAN软件系统、水槽；其特征在于：所述自动扫描器和运动控制系统相互连结通信，所述运动控制系统和超声检测仪相通信，把位置触发信号传送给超声检测仪，所述超声检测仪分两种信号输出传送给高速A/D卡，一路为模拟RF波形、另一路为同步SYNC；高速A/D卡输出数字RF波形传送给信号处理电路，所述水槽内包括工件、换能器。
2.根据权利要求1所述的一种基于高速A/D卡的全波形采集超声自动检测系统，其特征在于：所述超声检测仪采用138型超声检测仪。
3.根据权利要求1所述的一种基于高速A/D卡的全波形采集超声自动检测系统，其特征在于：所述高速...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学一，
申请(专利权)人：张学一，
类型：发明
国别省市：辽宁;21