超声探伤的优势

超声探伤作为一种重要的无损检测技术 ,不仅具有穿透能力强、设备简单、安全性好和检测范围广等优点,而且其输出信号是电压波形 ,使得计算机信号处理、模式识别和人工智能等高新技术的应用成为可能。

超声波探伤仪系统结构

探伤系统中采用了四路独立的超声波发射和信号调理电路 ,可以增强电路的可扩展性和适用性 ,满足匹配不同探头的需求;而且使电路在设计上更可靠。因为若使用共用的收发回路 ,需要使用耐高压、高速的模拟切换开关 ,在电路上若控制不好 ,很容易引起通道间信号的串扰。

整个系统以高性能单片机为控制核心 ,控制各通道发射电路、信号调理电路及数据采集卡的协调工作 ,同时通过USB接口和PC机实现数据采集、处理和显示。工作过程如下:单片机产生频率可调的控制脉冲 ,经驱动后控制发射电路发出高压窄脉冲 ,激励超声波探头发出超声波 ,接收到的超声回波信号经过信号调理电路 ,可以调节到适合采集卡的量程范围内。在单片机的时序控制下 ,启动采集卡进行数据采集 ,采集的超声波数据在PC机中进行处理,得到测量结果。各个通道的超声波的收发控制由单片机控制。单片机的控制命令(如超声波脉冲发射激励通道设定、对采集过程的控制、重复频率的设定和增益的调节等)由PC机通过USB接口通讯完成。

超声波产生、接收电路

探伤仪电路可产生激励超声波探头的高压负脉冲信号。在超声波探伤设备中 ,大都采用收发共用的换能器。由于高灵敏度的接收电路与大功率的超声波发射电路相连接 ,为了避免接收电路被高压发射脉冲所击毁 ,在超声波接收端必须加入隔离电路。隔离电路的基本方案有两类:第一类采用限流和限幅的方法,使大信号输入隔离级后只有较小的输出电压;第二类是不让大幅度的信号通过 ,而只允许某限幅电平的电压通过。

探伤仪信号调理电路

超声换能器接收到的信号幅度为数微伏至数伏 ,因为大多数信号处理装置(如信号选通闸门、视频检波器、幅度比较器和模数转换器等)要求输入的信号幅度在1～10V ,因此必须将接收到的信号进行放大。为了确定最佳信噪比,接收后(前置放大后) ,必须进行适当的调整 ,然后再进行滤波。AD810 是超声波缓冲放大器的理想选择 ,10 MΩ的输入阻抗 ,使得回波信号能充分加载在后级的衰减电路中;通过调节 2 脚和 6 脚之间的反馈电阻和放大器反相输入端的电阻 RG 的值 ,可以调节增益到最大; 同时 ,8 脚的 DISABL E 端 ,可以在单片机的控制下实现检波作用 ,通过单片机的 I/ O口即可控制各通道超声波的收发。

系统与上位机的通讯

为了在外场检测中便于使用 , 系统采用了以USB作为与PC机之间的通讯接口。上位机通过USB接口向单片机发送命令来控制超声波的发射、接收和采集。固件编程是USB设备开发过程中的主要工作,通过调用USBXpress库 , 大大简化了USB 固件程序和PC端驱动程序的开发。USBX2press通过一系列函数实现单片机端的应用程序接口。

上位机软件采用VC编程 ,上位机的API函数是通过SiUSBXp.dll动态链接库的形式提供的。上位机将用户的控制命令如对超声波收发通道的选择、超声波激励脉冲频率设定、DA增益调节控制等以包的形式,通过USBXpress 动态链接库驱动USB底层硬件,实现USB数据传输。