超声波检测高速数据采集和传输技术的研究摘要研制了用于超声波数据高速采集和传输的检测系统。采样频率100MHZ以上，可以满足超声波检测数据实时采集的需要。采用的PCI实时技术解决了高速大容量现场检测数据的存储和传输。同时应用的关键硬件FPGA和PLD器件可以较强地适用于科研开发和调试，具有一定的保密性，可以大大缩小硬件的体积。主题词超声波检测，高速A/D，高速数据传输，波形检测1．引言超声波检测技术作为无损检测技术的重要手段之一，在其发展过程中起着重要的作用，它提供了评价固体材料的微观组织及相关力学性能、检测其微观和宏观不连续性的有效通用方法。由于其信号的高频特性，超声波检测早期仅使用模拟量信号的分析，大部分检测设备仅有A扫描形式，需要通过有经验的无损检测人员对信号进行人工分析才能得出正确的结论，对检测和分析人员的要求较高，因此，人为因素对检测的结果影响较大，波形也不易记录和保存，不适宜完成自动化检测。八十年代后期，由于计算机技术和高速器件的不断发展，使超声波信号的数字化采集和分析成为可能。目前国内也相继出现了各类数字化超声波检测设备，并已成为超声波检测的发展方向。但是，这些设备也仅停留在超声波检测频率较低的频段的信号处理上，主要是受到高速A/D和高速存储技术的限制。为了减少人为因素对检测结果的影响，使波形能记录和保存，并达到检测结果的直观性，需实现超声波检测分析和成像处理，这就要求实现数据的高速采集和大数据量缓冲。因此，开展数据高速采集技术的研究和实现是非常必要的，它是能否实现超声波检测分析和成像处理的关键技术之一。2．国内外研究现状及意义目前国内外在超声波检测领域都向着数字化方向发展，数字式超声波检测仪器的发展速度很快。国内近几年也相继出现了许多数字式超声波仪器和分析系统。国际上对超声波检测数字化技术的研究非常重视，国外生产类似产品和研究的公司有美国的泛美（PANAMETRICS）公司、METEC公司，加拿大的R/DTECH公司，德国的K-K公司、法国的SOFRATEST公司和西班牙的TECNATOM公司等等，上述这些公司生产的超声波检测采集、分析和成像处理系统的技术水平较高，在世界上处于领先水平。国外已把100MHZ以上采样频率的高速A/D技术用于超声波信号的采集，大容量缓冲技术也达到一定的水平，信号的分析和成像处理已实现A、B、C扫描。虽然国内已开展这方面的研究与开发，但是在技术应用上还是存在一定的差距。因此，开展该项技术的研究，如何把高速A/D技术、大容量缓冲技术以及信号的处理、分析和成像技术进行开发和研究，并应用到超声波检测的工程需要上去，是一项具有现实意义的课题，它可提高我国无损检测技术水平，跟上世界先进的现代工业检测技术步伐，使我国超声波检测水平上一个台阶。3．系统的基本结构1我们所研究和开发的数字式超声波检测和成像处理系统是采用PC微机，以高速实时采集和存储及数字成像为主要技术的实时检测系统。系统主要由下列部分组成：双微机（或工控机）系统、超声波脉冲发射器、超声波信号接收器、高速数据采集卡、数据处理和分析软件包以及传感器、探头运动和扫描控制系统等。系统框图如图1所示。图1系统总体结构3．1系统的基本功能2超声波脉冲发射器多路选择多路切换传感器超声波信号接收器前置放大器波形检测、A/D转换及数据暂存移动、扫描机构坐标位置控制电路PC机-1接口控制PC机-2接口控制PC机-1实时数据显示PC机-2数据录盘事后处理显示系统硬盘多路实时数据A扫描显示软件包显示器打印机系统硬盘数据硬盘数据录盘、事后处理、B扫描及C扫描成像、结果报告等软件包具有A型扫描超声波探伤设备的全部功能和分析方法DAC曲线调校点数1—32点任选工作频率：1—40MHZ具有可程控和可选择的四通道方式和数据的实时记录检测数据实时存盘全汉化的WINDOWSNT用户界面，双计算机协调工作多窗户的图形分析可事后分析、处理、测试任何位置范围内的探伤情况实时的A扫描显示（单、双、四通道方式可选）、扫查控制显示事后A扫描显示、B扫描显示、C扫描显示，3D显示，各显示方式可相互比较分析结果和检测报告软件，打印出分析结果和检测报...
