基于FPGA的八通道超聲探傷系統(tǒng)設(shè)計
加入技術(shù)交流群
3．2 缺陷回波峰值包絡(luò)的存儲技術(shù)
峰值包絡(luò)是指一定時間內(nèi)，缺陷回波的峰值所形成的包絡(luò)。峰值包絡(luò)用來估計缺陷的狀況。記錄峰值包絡(luò)可以讓探傷人員對缺陷大小做詳細(xì)和準(zhǔn)確的計算。針對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來對峰值包絡(luò)進(jìn)行實時記錄存儲。
具體工作流程如下：在報警狀態(tài)下，分別將回波信號存儲器和報警數(shù)據(jù)存儲器相同地址處的存儲值取出比較，如果前者大于后者，那么用回波信號存儲器的數(shù)據(jù)寫入報警數(shù)據(jù)存儲器對應(yīng)地址處，用新的數(shù)據(jù)刷新舊的數(shù)據(jù)。否則保持原來的存儲值不變。如此往復(fù)循環(huán)，將新來的每一幀回波信號與報警數(shù)據(jù)存儲器中存儲的峰值包絡(luò)進(jìn)行比較，直到報警結(jié)束就可以得到整個報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)存儲框圖。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/189499.htm
3．3 八通道實時數(shù)據(jù)傳輸
本系統(tǒng)中，FPGA同時處理八通道波形數(shù)據(jù)，將要顯示的通道的實時數(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)行實時的波形顯示，這對系統(tǒng)的實時性要求非常高。為了向應(yīng)用程序及時高效地傳遞實時數(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)用層的信號機(jī)制與驅(qū)動層的中斷機(jī)制，從而實現(xiàn)了應(yīng)用層對設(shè)備的異步操作。
以重復(fù)頻率50 Hz為例，FPGA每隔20 ms發(fā)送一個中斷信號給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。應(yīng)用程序接收到信號后，產(chǎn)生一個Qt事件，并將其掛入到Qt事件隊列中等待響應(yīng)。實際運行表明，系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地傳輸和實時顯示波形，該方案是可行的。
4 實驗結(jié)果
在超聲波探傷過程中，通過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)備自行測出。對于不同的孔徑，可以通過測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測出8條AVG曲線，如圖7所示。圖中可以看到同時顯示的八條AVG曲線，同時顯示了第二通道的回波包絡(luò)波形。
5 結(jié)束語
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)計方案。一方面，系統(tǒng)完全采用數(shù)字化設(shè)計，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，Linux操作系統(tǒng)和QT／Embedded集成開發(fā)環(huán)境，方便今后軟件系統(tǒng)的維護(hù)、更新和升級。系統(tǒng)運行和測試表明，該方案切實可行，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。
fpga相關(guān)文章:fpga是什么
模數(shù)轉(zhuǎn)換器相關(guān)文章:模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作原理
評論