庄圣贤[1]2001年在《超声数字信号处理软件固化及新型数字超声探伤仪的研制》文中研究指明该报告是本人在汕头超声电子股份有限公司博士后科研工作站期间所做的研究与开发工作的总结。主要取得了以下几个方面的成果:采用可编程ASIC技术实现了超声数字信号处理软件的集成与固化,并成功地应用于DSP处理的小型化数字超声探伤仪中;提出了一种基于PC平台和FPGA的新型嵌入式模块化的超声探伤仪的硬件与软件设计方案,研制了铁路机务系统专用的数字超声探伤仪;提出了基于离散小波变换的超声信号的噪声抑制方法,设计了对超声信号进行多尺度分析的正交FIR滤波器,通过仿真分析验证了基于离散小波变换的超声信号的多尺度分析方法的良好的噪声抑制性能。 为了解决传统的数字化超声探伤仪中重复频率和显示刷新频率较低的问题,我们将原有数字超声探伤仪中的一些信号处理电路和软件设计成了基于FPGA实现的可编程专用集成电路。在详细地讨论数字超声探伤仪的工作原理的基础上分析了超声信号的采样与数据压缩以及闸门设置的方法,针对液晶点阵显示驱动器的工作特点,提出了一种简洁而适合于硬件实现的波形显示点阵形成算法,并针对FPGA的结构特点,设计了一种具有数字检波、采样控制与数据压缩、闸门设置与报警、多种波形显示点阵形成功能的数字逻辑电路,经FPGA开发工具的分析、仿真与综合,生成了由Xilinx公司的Spartan XCS30XL集成实现的网表文件。采用所设计的FPGA器件对原来小型化数字超声探伤仪的硬件电路作了改进,使得新的数字超声探伤仪克服了软件串行处理方式所造成的超声探伤仪重复频率和显示刷新频率慢的缺点,并进一步提高硬件电路的集成度,减小整机的体积和功耗。通过对样机的现场测试与试用,证明了采用FPGA技术对提高超声数字探伤仪技术性能指标的可行性和优越性。 根据铁路机务系统对车轴和轮毂探伤的特点和工艺流程,确定了铁路机务专用数字超声探伤仪的各项性能指标,为使铁路机务系统专用数字化探伤仪具有一个灵活性好、适用性强、易于扩展以及信号处理速度快的硬件平台,提出了一种基于PC104总线和FPGA技术的硬件系统的嵌入式模块设计方案,并详细讨论了硬件电路的总体设计和通用模块的选择方法,设计了一个可调增益达84dB、总衰减量达110dB的超低噪声可编程增益控制电路,对电路中的采用的可编程放大器AD604、模数转换器AD9012、数模转换器AD7840主要器件的原理、特性及应用方法作了较为详细地介绍与分析。讨论了铁路机务探伤专用软件的模块式的设计方法,对各模块的功能以及主要设计流程均作了详细地讨论。根据所提出的性能指标和设计方案,完成了硬件和软件的调试,所研制的样机具有了铁路机务探伤的基本功能,经过进一步的完善,相信该产品可以
孙岳中一[2]2007年在《基于ARM和DSP的便携式超声波无损探伤仪的设计》文中研究说明随着超声检测理论逐渐成熟,以及现代集成电路的快速发展,超声检测技术以其快速、准确、无污染、低成本等特点,成为国内外应用广泛、发展迅速、使用频率最高的一种无损检测技术。其中超声仪器的发展水平直接影响着超声检测技术的发展。数字化、图像化、小型化和实时化等是超声检测仪器的发展趋势。传统的超声检测系统中,PC机存在难以适应恶劣的工作环境,体积大,携带不方便,功耗大,数据传输率不高等问题,并且大部分便携式超声探伤仪缺乏对复杂数字信号处理算法的支持,因此开发与设计一种高性能、小型化的便携式超声探伤检测系统尤为重要。ARM的数字信号处理能力和DSP的系统控制能力都有其各自弱点,所以文中提出了一种基于ARM与DSP双CPU方案的便携式超声探伤仪,充分利用了ARM与DSP的处理性能,接口简单。ARM利用DSP的主机接口与DSP通信,不会打断DSP的正常运行。本方案为复杂的信号处理算法提供硬件支持,可以有效的提高便携式超声探伤仪器的信号处理能力。超声探伤回波中的缺陷信号往往与系统的电噪声、金属组织噪声混在一起,影响超声检测回波的信噪比。粗晶材料由于其微观结构对超声的强烈散射,造成严重的材料噪声和信号衰减,致使超声检测灵敏度和信噪比严重下降。目前,对粗晶材料的检测仍然是超声检测技术的一大难题。采用信号处理技术提高超声检测能力和信噪比是无损检测领域的重要研究课题。本文在设计具备复杂信号处理能力的便携式探伤仪的基础上,进行了适合在便携式仪器上实现的小波变换算法的研究,尝试提高便携式仪器对粗晶材料缺陷的检测能力。
刘洋[3]2012年在《袖珍式超声波探伤仪设计》文中进行了进一步梳理超声检测是无损检测领域中的一种非常重要的方法,已经被广泛地应用于在线质量控制、在役设备和关键零部件的安全检测之中。超声检测的数字化已经成为超声检测仪器发展的必然趋势。论文借助脉冲反射式超声探伤的基本原理,设计开发了一种基于FPGA的数字化袖珍式超声波探伤仪控制系统,有效地克服了传统的单纯以单片机为控制核心的系统的缺点,切合了数字化超声波探伤仪要求具备软硬件现场可编程、可靠性高、功耗低、保密性高、体积重量小等优点。本文设计了超声收发电路,编写了基于FPGA的数字控制部分模块,实现了超声发射、时序分频、数据采集、液晶显示等模块的逻辑功能。设计了数据采集存储系统,使得探伤的数据结果能够得以保存,方便了后续上位机上对数据结果进行分析。为了准确直观地判断缺陷的存在、定位缺陷的深度,使得人机操作界面更加人性化和方便,还设计了LCD显示模块直观地反映出了探伤的实际效果。在论文当中首先对超声检测技术和超声探伤仪发展进行了介绍,然后对超声波检测基本理论进行了探讨,然后重点介绍了脉冲反射式的超声波探伤仪基本原理。然后对设计中的袖珍式超声波探伤仪总体设计以及及各个功能模块进行了探讨,确定了超声波探伤仪设计的解决方案。之后研究了数字化袖珍式超声波探伤仪系统的硬件设计,最后重点介绍了数字化袖珍式超声波探伤仪的数字控制部分的设计,并且对整个设计用实验进行了验证。
潘晓宇[4]2016年在《高速列车制动盘螺栓裂纹检测技术研究》文中提出随着列车运行速度的提高,车辆动能急剧增加,列车制动盘的重要性也随之提升,而螺栓作为制动盘连接的紧固器件,其可靠性能也显得尤为重要。目前国内对于高速列车制动盘的螺栓服役状态在线检测技术的研究并不多,所以研制一套针对制动盘螺栓的裂纹检测系统具有十分重要的意义。本论文提出了一种基于超声波探伤原理的高速列车制动盘螺栓裂纹在线检测系统,设计了基于FPGA的硬件平台实现超声波的激励与接收,设计了超声波信号的处理算法,编写了上位机软件,实现了制动盘螺栓裂纹的在线检测。本论文首先比较了各种超声波探伤的工作原理以及探伤方法各自的优缺点,设计了基于脉冲反射法的超声探伤方案。论文介绍了系统的总体方案、超声波探头的选取,设计了基于FPGA的超声收发硬件平台,实现了超声波的发超声信号的调理以及A,D转换。论文基于小波阈值去噪原理,设计了超声波信号处理算法,极大地提高了信号的信噪比,为实现螺栓裂纹的识别和定位奠定了基础。利用反射原理,论文对裂纹的出现和位置信息都进行了有效的判断,并且针对微小裂纹的判断难点问题,设计了基于频域特征的识别方法。本论文利用带有预制裂纹的螺栓样本与从现场获得的带有裂纹的螺栓样本,通过实验验证了系统的准确性和可靠性,并对实验中的现象做了详细的阐述与总结。
郭丽[5]2003年在《基于虚拟仪器的超声探伤仪设计》文中研究指明无损检测是在不损害被探测对象使用性能的条件下探测物体内部缺陷的技术。它的应用可避免因产品质量问题而导致的大量成品的报废，又可避免因质量问题引起的重大事故等。目前常用的无损检测方法有五种：射线探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤和超声波探伤。其中超声波探伤是应用最广的一种，具有测量材质种类多、探伤深度大、灵敏度高、操作方便、快速、正确、经济、对人体无害等优点。 目前国内生产的超声探伤仪主要是以微处理器为核心，以大规模集成芯片为外围电路的智能化仪器。这类仪器硬件电路设计复杂，硬件成本高，设计周期长，而且仪器的功能和性能受到硬件的约束，如探伤仪难以直接判断缺陷的性质，升级需要从硬件着手等。 针对这些缺点，本论文采用虚拟仪器技术设计了一台虚拟超声波探伤仪。这种仪器是指由计算机、虚拟仪器软件、通用接口硬件组成的测试系统。它从根本上克服了传统仪器的上述缺点，利用了计算机的资源，实现了仪器的高度智能化。 论文设计分成两部分。第一部分是以单片机为核心的超声波发射接收卡的设计，其作用是驱动超声波探头工作，接收材料中的缺陷超声回波信号，将其转换为计算机可以处理的数字信号，并通过通信总线发送给计算机。另一部分是虚拟仪器软件的设计，该部分包括用户界面设计和材料缺陷信号的处理、判别与显示。 本设计充分利用了计算机的资源，使仪器的硬件电路简单、成本低廉、软件功能强大、界面友好，实现了智能化探伤仪难以实现的缺陷性质判断的图形化，并且利用计算机大存储量的能力，实现了缺陷直接在计算机存储等。 本虚拟探伤仪实现了探头前沿距离、折射角正切K这两个参数的自动标定，这是国内所有超声探伤仪没有实现的。目前国内所有超生探伤仪对这两个参数都是人工标定，使得测量结果因人因时而不同，本设计对这两个参数的自动标定使得人为测量的误差大大减小。
韩明[6]2017年在《大型零件多通道自动超声测控系统关键技术的研究》文中研究说明在工业生产中,大型零件是先进制造装备的关键部件,目前已经广泛应用于航空航天、船舶、冶金、电力、机械和国防科技等领域,其质量直接影响到装备运行的安全性和可靠性。为了保证大型零件的质量合格,需要对其内部的气泡、裂纹、夹杂物等缺陷进行检测。超声检测作为一种无损检测技术,具有操作简便、穿透能力强、检测精度高和对人体无辐射危害等优点,适用于检测大型零件的内部缺陷。目前国内主要依靠人工手持超声探伤仪对大型零件进行检测,该方法检测速度慢、精度低,容易出现漏检和误测等现象,而且对检测人员的要求较高,需要具有一定经验的检测人员进行操作并判断检测结果。因此,为了提高对大型零件的检测速度和精度,需要研制一种快速、高效的大型零件多通道自动超声测控系统。论文针对大型零件多通道自动超声测控系统关键技术进行了研究,主要工作内容如下:(1)提出了一种大型零件多通道自动超声测控系统设计方案,该系统由多通道自动超声检测系统和多轴自动控制系统两部分组成,采用Xilinx的FPGA(XC3S500E芯片)和叁星的ARM9(S3C2440芯片)设计了系统的硬件;利用Xilinx ISE平台,采用VHDL语言编写了 FPGA软件;在Linux系统上,采用C语言编写了 ARM软件;采用UDP/IP协议编写了系统的通信软件;采用Lab VIEW语言设计了系统的上位机软件,实现了大型零件多通道自动超声检测和多轴电机自动控制功能。(2)研究了超声水浸探头运动步长的优化方法和步进轨迹的控制方法,提出了利用探头移动的相邻几何位置关系,探头运动步长的优化方法,减少探头运动步数,提高检测的速度;提出了一种探头步进轨迹的控制方法,实现了大型零件的全扫描检测,减少了超声探头的运动步数和时间,提高了检测的效率。(3)提出了多通道自动超声检测系统与多轴自动控制系统的快速切换方法,由线程控制代替进程控制,实现了两个系统的有序切换,减少了上位机资源占用,提高了超声检测的速度。(4)利用Matlab平台,建立了检测缺陷的叁维图像模型,实现了检测缺陷的叁维成像,使缺陷判断更加直观、准确,提高了超声检测的精度。(5)搭建了基于以太网的大型零件多通道自动超声测控系统的实验平台,并进行了实验和调试。实验结果表明该系统能够实现对大型零件多通道超声探头的自动控制,得到最优探头运动轨迹,以及多通道自动超声检测系统和多轴自动控制系统之间的快速切换,实现A、B、C扫描成像,得到检测内部缺陷的叁维图像,具有检测效率和精度高,操作简单方便,扩展性好等优点。
赵本利[7]2011年在《大型轴类件数字超声波自动探伤系统设计及实现》文中认为大型轴类零件作为重大工程装备的核心构件之一，其生产、运行过程中缺陷的及时发现并处理对提高产品质量，保证设备安全、高效、可靠地运行起着关键性的作用；当前主要靠人工手动超声波探伤方法，该方法对操作人员依赖性太大，弊端诸多，影响了大型轴类件的生产效率及使用的可靠性。本文研制了可实现大型轴类件的全轴径向探伤的大型轴类件的超声波自动探伤设备的整体控制系统，可有效解决这些问题，提高其生产效率及可靠性。在运动控制系统方面采用了基于DMC运动控制卡基础上的前馈重复定位误差补偿的PID控制方法，使得系统定位精度控制在±0.005mm以内，稳定性好且具有一定的鲁棒性；选择以喷淋探伤方式，自动和手动自主选择功能，减少了探头的磨损，降低劳动强度，提高工作效率；编写了包括与CVI交互通讯的整个运动控制程序。针对超声回波噪声大的问题，选择基本小波为dbN形式的小波变换降噪处理方法，解决已经耦合进入超声回波的噪声。通过分析带缺陷且含噪声的超声回波信号数学模型，利用8位+8位2级流水线加法器与8位混合逻辑乘法器结合Gauss-Hermite求积公式，用Verilog语言实现超声波数字信号的小波变换处理算法算法。同时，从系统整体出发考虑统各部分的布局放置、电机与机械本体的绝缘处理、传输线的屏蔽处理、电控柜里面的降噪处理等措施进行降噪。根据探伤所需要的相应功能，依据程序编写总体思想：并行运作、协调管理、功能模块化、响应式操作；基于Labwindows/CVI软件采用VC语言编写了整体控制程序。整体探伤程序有如下功能：协调综合了超声探伤卡与运动控制卡，完成操作人员信息管理；回波的自动读取、缺陷报错定位和计算，探伤灵敏度的校验及探伤结果的存储打印等。论文所研制系统已成功应用于成都某曲轴毛坯厂，获得了用户的好评。
谢佛昌[8]2014年在《数字超声探伤仪的模块设计》文中认为超声波探伤具有快速高效、穿透力强、实时在线、信息丰富等特点，是无损检测中五大常规检测技术之一，广泛应用于航空航天、钢轨探伤、材料测厚等诸多领域[1,2]。研究现代数字式超声探伤仪的设计与实现具有重要的工程意义。本文按模块化的设计方法对各系统各模块进行设计，主要研究工作如下：（1）设计非调谐式超声波发射电路。该模块能够产生功率足够大的电压，用于激励超声能换器产生超声波。（2）设计超声波回波接收电路。该模块电路能够完成对超声回波信号的接收、放大、滤波等处理。（3）设计与TMS320VC5509A匹配的SD卡和SDRAM外围接口电路用于存储数据。（4）完成TMS320VC5509A自举加载程序的编写及调试，使DSP能够在脱离CCS的状态下自动运行用户程序。（5）完成控制核心的各模块的软件设计以实现系统功能。
李学生[9]2006年在《基于虚拟仪器的超声检测技术研究》文中研究表明超声波探伤是目前应用广泛的无损检测方法之一，它可以在不损害被探测对象使用性能的条件下探测物体内部缺陷，但目前国内生产的超声波探伤仪普遍存在硬件电路设计复杂、设计周期长、制造成本高、功能固化、升级困难等缺点。针对这些缺点，本文采用虚拟仪器技术设计了一台虚拟超声波探伤仪。在超声波脉冲反射法探伤的工作原理基础上，设计虚拟超声波探伤仪的硬件系统，在LabVIEW图形化编程环境下，开发虚拟超声探伤仪各软件功能模块，主要包括用户操作界面显示、斜探头标定、材料缺陷信号的处理、DAC曲线绘制、频谱分析、数据存取。充分利用了虚拟仪器编程语言LabVIEW的丰富的数据采集、分析及存储的库函数，利用DLL调用C语言，驱动数据采集卡，并极大的扩展了传统超声探伤仪的功能。最后实验并确定探伤仪灵敏度的调节方法和仪器精度，达到了较好的效果。
罗统荣[10]2015年在《多通道超声波自动检测系统设计》文中提出大型工件是先进制造装备的关键部件,己广泛应用于电力、船舶、冶金、石化、机械和国防等领域。大型工件及其组成装备在工作中通常需要承受复杂的应力、冲击振动和重载荷等,其质量直接影响装备运行的可靠性和安全性。为保证大型工件及其装备的质量,需要对其气孔、裂缝、夹杂物、裂纹、气泡等缺陷进行检测。超声波检测法是一种无损检测技术,具有穿透能力较大、检测精度较高和对人体无辐射危害等优点,适合于大型工件缺陷检测。传统的人工超声波检测方法检测人员劳动强度大,检测效率和精度低,易出现误检和漏检等现象,难以满足对大型工件自动化检测的要求。因此,需要研制一种检测效率和检测精度高的大型工件的超声自动检测系统。本文提出了一种基于以太网的多通道超声波自动检测系统设计方案,并设计了其系统。以ARM芯片S3C2440和FPGA芯片XC3S500E为核心设计了多通道超声波自动检测终端的硬件电路,主要包括采集控制模块、处理传输模块、运动控制模块、机械执行模块和八路超声探头；在Xilinx ISE平台上,采用VHDL语言编写了超声波采集控制模块(FPGA)的软件,实现了多通道超声波信号自动采集；利用Linux系统,采用C语言和多线程编程机制编写了处理传输模块(ARM)的软件,实现了对超声采集控制和超声探头的运动控制,以及超声采集与超声探头运动的同步；采用UDP/IP协议设计了多通道超声波自动检测系统通信软件,实现了上位机与多通道超声波自动检测终端的远程通信；在LabVIEW环境下,采用图形化编程G语言和模块化编程方式编写了系统的上位机软件,实现了超声波信号的处理、超声探头运动控制和A/B/C扫描成像等功能；搭建了基于以太网的多通道超声波自动检测系统的实验平台,且进行了实验。实验结果表明该系统实现了对大型工件内部缺陷的超声波信号自动采集、远距离传输和实时成像等远程自动检测功能。所研制的基于以太网的多通道超声自动检测系统具有检测精度、效率高,无漏检,硬件扩展性好,操作使用方便等优点,可用于电力、船舶、冶金、石化、机械和国防等领域大型工件的检测,具有显着的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]. 超声数字信号处理软件固化及新型数字超声探伤仪的研制[D]. 庄圣贤. 浙江大学. 2001
[2]. 基于ARM和DSP的便携式超声波无损探伤仪的设计[D]. 孙岳中一. 兰州理工大学. 2007
[3]. 袖珍式超声波探伤仪设计[D]. 刘洋. 西南交通大学. 2012
[4]. 高速列车制动盘螺栓裂纹检测技术研究[D]. 潘晓宇. 北京交通大学. 2016
[5]. 基于虚拟仪器的超声探伤仪设计[D]. 郭丽. 武汉理工大学. 2003
[6]. 大型零件多通道自动超声测控系统关键技术的研究[D]. 韩明. 天津工业大学. 2017
[7]. 大型轴类件数字超声波自动探伤系统设计及实现[D]. 赵本利. 清华大学. 2011
[8]. 数字超声探伤仪的模块设计[D]. 谢佛昌. 南昌航空大学. 2014
[9]. 基于虚拟仪器的超声检测技术研究[D]. 李学生. 北京化工大学. 2006
[10]. 多通道超声波自动检测系统设计[D]. 罗统荣. 天津工业大学. 2015
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