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数字化超声探伤外置盒的研究

钱骁  
【摘要】:超声波探伤仪在许多领域得到广泛使用,比如大型锅炉、发电机组、输油气管道、铁路、桥梁和航空航天等领域。目前国内有许多厂家在研制和生产超声探伤设备,这些设备在国民建设中起到重要作用。 随着电子技术和计算机技术的迅速发展,超声探伤设备研究与开发也进入了一个新的阶段。大量功能强大的集成电路和计算机的使用,使超声探伤仪从原来庞大、复杂、昂贵的系统逐渐向高速、高精度、便携式和低价位的方向发展。基于这种发展趋势,提出了数字化超声探伤外置盒这一新概念。所谓数字化超声探伤外置盒就是指能完成超声波的发射和回收、前期数据的处理和缓存,以及数据的传输的设备。这个设备只需通过某种传输方式与装有超声探伤软件的计算机相连接,就能组成一个完整的超声探伤仪。本课题就是针对这一新技术展开的。 在数字化超声探伤仪外置盒的初期的研究中,由于系统的复杂性,只是对数字电路部分进行了研究和设计。其中主要包括了如下几部分:A/D转换、数据压缩与缓存、数据传输和主机超声探伤软件。A/D选用的是TI公司的高速A/D转换器TLV5580,具有80M的转换速度。A/D转换之后的大量数据需要进行数据压缩,数据压缩的目的是找出这些数据中的特征数据,并将其保留下来,同时抛弃剩余的数据。数据压缩可以通过多种方式实现,通过比较各种方案,最终选用的方案是采用可编程逻辑器件(CPLD)器件,使用VHDL语言编写数据压缩程序,通过压缩后的数据缓存在外部双口RAM内等待传输。数据传输部分采用的是时下流行的通用串行总线1.1标准(USB1.1)进行传输。通用串行总线具有很高的传输速度,支持热拔插和即插即用,并且能够总线供电,这些优点使其成为现在计算机的标准接口,并有取代传统的RS232的趋势。主机软件采用的是Microsoft公司的VC++编写。VC++以其功能强大和高效率被广泛的应用。 随着设计的深入提出了改进方案,即采用功耗更低的CPLD器件,效率更高的Verilog HDL语言和传出速度更快的通用串行总线2.0标准。新技术的应用使设备性能得到提高,使用更加方便,并且降低了成本,迎合了超声探伤仪发展的趋势。


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