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一种基于FPGA的A超数字式探伤系统的研究

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

FPGA在整个检测系统中是数字信号处理的核心部件,借助其用户可编程特性及很高的内部时钟频率,设计了专用于超声检测的数据处理芯片,如图4所示。该芯片主要由以下几个功能模块构成:(1)数据处理所需的参数寄存器堆;(

2)窄脉冲发生模块;(3)采样延迟控制模块;(4)数据采集、存储、压缩模块;(5)进波门、DAC缺陷自动判断模块;(6)失波门缺陷自动判断模块。现结合图5简述图4所示的信号处理过程:MCU以一定的频率不断向FPGA传送方波脉冲信号,每一个脉冲信号将触动一次检测过程。脉冲信号的上升沿使窄脉冲发生电路开始工作,产生窄脉冲激励信号。激励信号产生以后,由于超波需要一段延时时间才能经过耦合剂到达探测工件,所以在窄脉冲信号产生以后,延时电路将起作用,用以控制采样开始的时间。经过(t2-t1)的延时,超声波到达工件表面,采样开始。处理单元首先根据所检测到的钢板厚度选择相应的数据处理模块。如果钢板为溥型板材,数据采集、存储模块将工作;如果钢板为中厚板材,数据采集、压缩、存储模块将运行。采样过程结束后,在(t4-t3)的时间段内,处理单元自动对该次采样中的回波信号进行缺陷判断。如果发现有缺陷或失波存在,探伤系统会给出报警信号,通知MCU,并结束这一次的检测过程,等待下一个由MCU传来的脉冲信号,从而开始新一轮的检测过程。
一种基于FPGA的A超数字式探伤系统的研究
3 超声探伤系统的软件

在整个数字式超声探伤系统中,软件的设计占有重要的地位。为此采用了汇编语言和VB高级语言分别对MCU和PC机进行编程。整个软件系统包括工作主界面和参数设置界面。其中,工作界面主要包括:增益/补偿、声程/标度设计抑制/声速、闸门设计DAC曲线拟合、回波波形显示缺陷记录、缺陷回放、缺陷报告打印、与PC机间的数据通讯。参数设置界面主要包括:探头设置、仪器设计、频道设置、密码设置和时钟校准。

当超声探头的发射频率在10MHz以上时,以现有的采样速率(40MHz)进行采样就很有可能造成回波信号波峰值的丢失。在现有的设计方案中,制约速度的瓶颈主要集中在将采样得到的回波信号值转存到外部的RAM中上,受RAM速度制约,整个系统的工作频率难以进一步提高。


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