一种基于FPGA的A超数字式探伤系统的研究

EDAPLD论文一种基于FPGA的A超数字式探伤系统的研究摘要:简略介绍了超声探伤的基本原理,并在此基础上提出了一种基于FPGA的A型数字式超声系统的构成方式,着重介绍了系统的硬件构成。其中,基于FPGA的数字信号处理模块从根本上解决了传统A型探伤仪的采样速度低、处理速度慢的问题。关键词:MCS196kc单片机无损检测超声波探伤FPGA数字信号处理DAC曲线超声波是一种机械波,机械振动与波动是超声波探伤的物理基础。超声波在媒介中传播,有波的叠加、反射、折射、透射、衍射、散射及吸收衰减等特性,一般遵循几何光学的原则。A超探伤仪采用幅度调制(AmplitudeModulation)显示,在显示屏幕上以横坐代表被测物的深度,纵坐标代表回放脉冲的幅度。超声波探伤的方法很多,按其原理分类可分为脉冲反射法、穿透法和共振法。本系统采用脉冲反射法。脉冲反射法是一种利用超声波探头发射脉冲到被检测试块内,根据反射波的情况来检测试件缺陷的方法。脉冲反射法又包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法等,这里只介绍缺陷回波法。图1是缺陷回波法示意图。当试件完好时,超声波可顺利传播到达底面,探伤图形中只有表面发射脉冲T及底面回波B两个信号,如图1(a)所示;若试件中存在缺陷,在探伤图形中,底面回波前有表示缺陷的回波F,如图1(b)所示。整个系统的硬件原理结构如图2所示,主要包括模拟和数字两部分,以下分别介绍。1模拟部分该系统的模拟部分主要由发射电路、限幅机构、高频放大、带通滤波、检波等几部分组成。图2超声检测系统的硬件构成发射电路主要用来产生高压窄脉冲信号(400V),以激励超声波探头发射超声波。由于不同探头的谐振频率不同,所以要求脉冲激励信号的宽度可调。在发射电路的设计中,由FPGA提供给发射电路低