基于FPGA的八通道超聲探傷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2013-10-18 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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3．2 缺陷回波峰值包絡(luò)的存儲(chǔ)技術(shù)
峰值包絡(luò)是指一定時(shí)間內(nèi)，缺陷回波的峰值所形成的包絡(luò)。峰值包絡(luò)用來(lái)估計(jì)缺陷的狀況。記錄峰值包絡(luò)可以讓探傷人員對(duì)缺陷大小做詳細(xì)和準(zhǔn)確的計(jì)算。針對(duì)八通道超聲探傷 系統(tǒng)通道多、數(shù)據(jù)量大的情況，采用了FPGA來(lái)對(duì)峰值包絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄存儲(chǔ)。
具體工作流程如下：在報(bào)警狀態(tài)下，分別將回波信號(hào)存儲(chǔ)器和報(bào)警數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相同地址處的存儲(chǔ)值取出比較，如果前者大于后者，那么用回波信號(hào)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)寫(xiě)入報(bào)警數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)地址處，用新的數(shù)據(jù)刷新舊的數(shù)據(jù)。否則保持原來(lái)的存儲(chǔ)值不變。如此往復(fù)循環(huán)，將新來(lái)的每一幀回波信號(hào)與報(bào)警數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的峰值包絡(luò)進(jìn)行比較，直到報(bào)警結(jié)束就可以得到整個(gè)報(bào)警期間所有缺陷回波的峰值包絡(luò)。圖6為缺陷峰值包絡(luò)存儲(chǔ)框圖。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/189499.htm

3．3 八通道實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸
本系統(tǒng)中，FPGA同時(shí)處理八通道波形數(shù)據(jù)，將要顯示的通道的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送入FIFO中。ARM系統(tǒng)需要從FIFO中讀入波形數(shù)據(jù)并進(jìn)行實(shí)時(shí)的波形顯示，這對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求非常高。為了向應(yīng)用程序及時(shí)高效地傳遞實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，我們采用了Linux的異步通知機(jī)制，該機(jī)制結(jié)合了應(yīng)用層的信號(hào)機(jī)制與驅(qū)動(dòng)層的中斷機(jī)制，從而實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用層對(duì)設(shè)備的異步操作。
以重復(fù)頻率50 Hz為例，FPGA每隔20 ms發(fā)送一個(gè)中斷信號(hào)給ARM，ARM模塊接收到中斷后，在中斷處理程序中讀取FIFO數(shù)據(jù)，并向應(yīng)用程序發(fā)送SIGIO信號(hào)。應(yīng)用程序接收到信號(hào)后，產(chǎn)生一個(gè)Qt事件，并將其掛入到Qt事件隊(duì)列中等待響應(yīng)。實(shí)際運(yùn)行表明，系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地傳輸和實(shí)時(shí)顯示波形，該方案是可行的。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
在超聲波探傷過(guò)程中，通過(guò)將波形峰值與一條特定標(biāo)準(zhǔn)的曲線進(jìn)行比較，用戶便可以確定材料內(nèi)部有無(wú)缺陷和缺陷大小以及位置的情況。常用的曲線包括AVG曲線和DAC曲線。

直探頭情況下，通常使用AVG曲線。AVG曲線一般由設(shè)備自行測(cè)出。對(duì)于不同的孔徑，可以通過(guò)測(cè)量得出不同的孔徑曲線。本文所研發(fā)的八通道儀器可以同時(shí)測(cè)出8條AVG曲線，如圖7所示。圖中可以看到同時(shí)顯示的八條AVG曲線，同時(shí)顯示了第二通道的回波包絡(luò)波形。

5 結(jié)束語(yǔ)
文中提出了一種嵌入式八通道超聲波探傷儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。一方面，系統(tǒng)完全采用數(shù)字化設(shè)計(jì)，利用FPGA豐富的資源，提高系統(tǒng)處理并行數(shù)據(jù)的能力，完成了系統(tǒng)核心功能的實(shí)現(xiàn)。另一方面，嵌入式ARM后處理子系統(tǒng)以其豐富的外部接口，大大提高了硬件的集成度，同時(shí)，Linux操作系統(tǒng)和QT／Embedded集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，方便今后軟件系統(tǒng)的維護(hù)、更新和升級(jí)。系統(tǒng)運(yùn)行和測(cè)試表明，該方案切實(shí)可行，能夠滿足八通道探傷系統(tǒng)的要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。