脉冲反射式超声设备的检定/校准系统技术方案

本申请公开了一种脉冲反射式超声设备的检定/校准系统，包括将待测设备的输出信号转化为触发信号的匹配器；将所述触发信号转化为相应的模拟信号的函数信号发生器；以及用于改善所述模拟信号的衰减器；所述匹配器包括：至少具有低压模式和高压模式的电压匹配模块；至少具有不同工作参数的第一工作模式、第二工作模式以及第三工作模式的DDS信号源；用于调节所述电压匹配模块和所述DDS信号源至相应模式的控制模块。本申请提供的检定/校准系统能够采用一套专用匹配器并依据不同规程和标准的要求输出符合函数信号发生器的DDS信号，其根据待测设备调整自身频率，以保证相应时间。

Verification/Calibration System of Pulse Reflective Ultrasound Equipment

The present application discloses a verification/calibration system for pulse reflective ultrasonic equipment, including a matcher that converts the output signal of the device to a trigger signal, a function signal generator that converts the trigger signal to a corresponding analog signal, and an attenuator for improving the analog signal. The matcher includes a voltage having at least a low-voltage mode and a high-voltage mode. A matching module; a DDS signal source having at least a first mode of operation, a second mode of operation and a third mode of operation with different operating parameters; a control module for adjusting the voltage matching module and the DDS signal source to the corresponding mode. The calibration/calibration system provided in this application can use a set of special matchers and output the DDS signal which conforms to the functional signal generator according to the requirements of different rules and standards. It can adjust its own frequency according to the equipment to be tested to ensure the corresponding time.

【技术实现步骤摘要】
脉冲反射式超声设备的检定/校准系统
本技术涉及脉冲反射式超声设备检定/校准系统，特别涉及声波检测仪检定/校准和超声探伤仪检定/校准。
技术介绍
声波检测仪的发展和计量现状：当前超声波被广泛应用于无损探伤这一领域，声波检测仪主要应用于混凝土、岩体及岩芯式样、陶瓷、石墨等非金属材料与结构的声波或超声无损检测，可进行强度检测、结构内部缺陷检测、裂缝检测、结合面质量与破损层厚度检测、匀质性检测等。对于声波检测仪的计量工作十分重要，依据JJG990-2004《声波检测仪检定规程》对声波检测仪的各项性能指标的规定，必须利用电信号模拟实际声信号来分析、确定声波检测仪的各项性能指标是否符合检定规程。声波检测仪的工作原理是利用高压脉冲激励具有固定频率的晶片，从而产生相应频率的超声波，利用超声波对不同物质的声速不一样，回声也不相同的原理来判断物质特性及裂缝等特性。因此应用电信模拟声信号，就必须通过一个高压脉冲匹配器转换与标准信号源匹配的信号，才能检定/校准各项电信号指标。目前，全国范围内对声波检测仪的计量检测大多都局限在空气(或水)声中进行小声时的计量。并且多数计量机构都只能校准声波仪的声时。超声探伤仪的发展和计量现状：超声波探伤仪是一种便携式工业无损探伤仪器，它能够快速、便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷(裂纹、疏松、气孔、夹杂等)的检测、定位、评估和诊断。既可以用于实验室，也可以用于工程现场。广泛应用在锅炉、压力容器、航天、航空、电力、石油、化工、海洋石油、管道、军工、船舶制造、汽车、机械制造、冶金、金属加工业、钢结构、铁路交通、核能电力、高校等行业。随着数字技术的发展，数字超声探伤仪已经广泛应用了，所以对数字探伤仪的性能检定、校准、检验也是计量非常重要的一环。2005年国家颁布最新标准《GB/T10061-1999：A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件》。在这部新标准启用的同时，还颁布了《JJG746-2004超声波探伤仪检定规程》。国家首次对数字超声波探伤仪的检定规程作了详细解释。对数字探伤仪的计量要求相对模拟探伤仪的要求较高，因此对计量标准器的要求也相应提高。目前国内对超声探伤仪的计量多数采用的标准器是中测院研制的超声探伤仪检定装置，此装置对数字探伤仪的计量具有一定局限性，特别是其仅能够按照《JJG746-2004超声波探伤仪检定规程》的标准进行检定/校准，不能够按照欧标EN12668进行校准。其他脉冲反射式超声设备的计量现状：超声设备大多数都是通过高压脉冲激励超声换能器输出超声波，再通过检测反射回来的超声波进行分析实现检测仪的，此类超声设备具有共同的特点，但是目前尚未制定检定规程。基于此，目前亟待解决的是提供一种能够对于声波检测仪、超声探伤仪以及其他脉冲反射式超声设备进行检定/校准的系统，该系统不仅能够适用于不同的脉冲反射式超声设备，而且能够适用于不同的检定规程。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本技术提供一种脉冲反射式超声设备的检定/校准系统，其特征在于，包括：将待测设备的输出信号转化为触发信号的匹配器；将所述触发信号转化为相应的模拟信号的函数信号发生器；以及用于改善所述模拟信号的衰减器；所述匹配器包括：至少具有低压模式和高压模式的电压匹配模块；至少具有不同工作参数的第一工作模式、第二工作模式以及第三工作模式的DDS信号源；用于调节所述电压匹配模块和所述DDS信号源至相应模式的控制模块。在本技术的一些实施方式中，所述函数信号发生器具有可调的延时时间、频率和幅值。在本技术的一些实施方式中，当所述DDS信号源处于第二工作模式时，其频率根据如下关系设置：以及当所述DDS信号源处于第三工作模式时，其频率根据如下关系设置：以及其中，s：仪器设定的声程；v：仪器设定的声速；t：时间；f：需要设定的DDS信号源的频率。在本技术的一些实施方式中，所述控制模块采用STC89C52RC单片机。本技术提供的脉冲反射式超声设备的检定/校准系统主要优点如下：1、研制了一套专用匹配器，此匹配器能够有效地匹配脉冲反射式超声设备的发射信号，并依据不同规程和标准的要求输出符合函数信号发生器的DDS信号。2、研究了基于函数信号发生器触发模式下的脉冲反射式超声设备的检定/校准系统。3、本项目实现了超声探伤仪数字化检定/校准。目前国内对超声探伤仪的检定和校准用的超声探伤仪检定装置是采用可调电位器进行调节水平线性的，这种方法的不确定度比较大，而且在改变声程的时候，始波的位置会随着声程的变化而改变，同时其能调节的最大的声程比较有限。本技术的匹配器能够对声程和声速之间的关系进行计算，改变声程或声速最终计算具体的频率，始波的位置决定于整个匹配器电路硬件的响应时间，保持稳定，不至于改变。所以采用数字化之后的匹配器，校准数字超声探伤仪的指标非常有必要。附图说明图1为本本技术提供的脉冲反射式超声设备的检定/校准系统框架图；图2为匹配器的框架组成图；图3为匹配器原理图；图4为单片机控制编程框图；图5为声波检测仪检定/校准LabVIEW程序框图；图6为超声探伤仪检定/校准LabVIEW程序框图；图7为声波检测仪检定/校准系统框图；图8为超声探伤仪检定/校准系统。具体实施方式为了使技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对技术作进一步详细的说明。虽然附图中显示了本公开示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻的理解本技术，并且能够将本技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。图1～图3分别为本技术提供的脉冲反射式超声设备的检定/校准系统框架图、匹配器的框架组成图以及匹配器原理图。该检定/校准系统包括依次连接的匹配器、函数信号发生器以及精密衰减器。其中，匹配器包括电压匹配模块、DDS(直接数字频率合成DirectDigitalSynthesis)信号源以及控制模块。进一步地，该匹配器还可以包括键盘输入模块和显示模块。具体而言，匹配器用于将待测设备的输出信号转化为触发信号，函数信号发生器将所述触发信号转化为相应的模拟信号，衰减器用于改善所述模拟信号。函数信号发生器的选择关系到该检定/校准系统的性能指标，其可以采用进口安捷伦33250A型函数信号发生器，此型号函数信号发生器具有失真度小，幅值准确度高，频率准确度高等特点，完全能够符合要求。衰减器选择精密衰减器，分辨率0.1dB，频率范围DC～30MHz。DDS信号源具有不同工作参数的第一工作模式、第二工作模式以及第三工作模式，该DDS信号源根据不同的规程、标准中规定的功能要求，输出不同的触发信号给函数信号发生器，进而再通过函数信号发生器产生高精度的模拟信号，实现信号模拟进行检定、校准或性能检验。DDS技术能够把信号发生器的频率稳定度、准确度提高到与基准频率相同的水平，并且可以在很宽的频率范围内进行精细的频率调节。采用这种方法设计的信号源可工作于调制状态，可对输出电平进行调节，也可输出各种波形。本实施例中采用DDS信号源主要功能是根据需求输出不同频率的脉冲信号，此脉冲信号在不同的规程和标准之间要求不同，同时跟待测超声设备的参数也不同，经过单片机的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.脉冲反射式超声设备的检定/校准系统，其特征在于，包括：将待测设备的输出信号转化为触发信号的匹配器；将所述触发信号转化为相应的模拟信号的函数信号发生器；以及用于改善所述模拟信号的衰减器；所述匹配器包括：至少具有低压模式和高压模式的电压匹配模块；至少具有不同工作参数的第一工作模式、第二工作模式以及第三工作模式的DDS信号源；用于调节所述电压匹配模块和所述DDS信号源至相应模式的控制模块。

【技术特征摘要】
1.脉冲反射式超声设备的检定/校准系统，其特征在于，包括：将待测设备的输出信号转化为触发信号的匹配器；将所述触发信号转化为相应的模拟信号的函数信号发生器；以及用于改善所述模拟信号的衰减器；所述匹配器包括：至少具有低压模式和高压模式的电压匹配模块；至少具有不同工作参数的第一工作模式、第二工作模式以及第三工作模式的DDS信号源；用于调节所述电压匹配模块和所述DDS信号源至相应模式的控制模块。2.根据权利要求1所述的脉冲反射式超声设备的检定/校准系统，其特征在于：所述匹配器能够根据待测设备的声程和声速改变自身的频率。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈沈理，何卓斌，杨德俊，李敏毅，李广智，陈华，
申请(专利权)人：广东省计量科学研究院华南国家计量测试中心，
类型：新型
国别省市：广东,44