数字式超声波探伤仪制造技术

一种数字式超声波探伤仪，包括探头、超声波发射电路单元、超声波接收电路单元、控制电路及显示器，且该控制电路内设有单片微处理控制单元；特征是：设有数字信号处理器电路单元，其包括：存储器、数字信号处理器及显示电路，在数字信号处理器电路单元与超声波接收电路单元之间还接有模数转换电路和采样数据缓存电路；其中：超声波接收电路单元的输出通过模数转换电路和采样数据缓存电路接数字信号处理器；数字信号处理器接存储器，数字信号处理器与存储器接单片微处理控制单元。优点是：能快速、高精度、高分辨率地进行多种缺陷的检测、定位、评估和诊断；有效地保留探伤数据；且体积小、重量轻、功耗低。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超声波探伤技术，尤其是一种数字式超声波探伤仪及DAC曲线制作、闸门内展宽方法。
技术介绍
利用超声波进行探伤是目前无损探伤领域普遍应用的一种探伤手段，是一种无损和无污染的探伤方法。其基本原理是利用超声波在被测材料中传播时，根据材料的缺陷所显示的声学性质对超声波传播的影响来探测其缺陷。根据此原理，利用超声波可以测量各种金属、非金属、复合材料等介质内的裂缝、气孔、夹杂等缺陷信息。超声波探伤仪是由具有压电晶片的探头、超声波发射电路单元、超声波接收电路单元及控制单元所组成。超声发射电路单元所产生的瞬时高压脉冲，经该探头内的压电晶片而产生超声发射信号，该超声波发射信号在被测工件内传播，并携带工件的缺陷和介面信息返回探头，再经该压电晶片转换为电信号进入所述超声波接收单元进行放大滤波和显示。现有的超声波探伤仪多为模拟式，由分立元件和小规模集成电路组成，体积大、重量大，耗电大，探伤效率低，探伤数据不易保存，不能在速度、精度、分辨率、可靠性等方面达到令人满意的效果，应用起来很不方便。随着现代工业对无损检测提出的高速度、高精度、高分辨力、高可靠性以及现场使用方便等要求，超声检测设备的自动化和仪器的小型化、数字化已成为发展方向。目前已出现一种数字化超声探伤仪，其构成如图1所示，除包括设有压电晶片的探头101、超声波发射电路单元102、超声波接收电路单元120以外，其控制单元是由单片微处理器111、接口电路单元115、键盘电路单元113和逻辑控制电路单元112所组成的单片微处理控制单元100。其中逻辑控制电路单元112是由多个小规模逻辑电路所组成，存在体积大、功耗高、可靠性低的缺点。超声波接收单元将所接收到的携带工件的缺陷和介面信号进行放大滤波，经单片微处理控制单元对采样数据进行处理和显示，进行探伤及生成距离波幅曲线。由于单片机的信号处理能力较弱，而随着对超声探伤信号定性、定量分析的进一步要求，它已不能满足现代社会对仪器设备数字化、信息化的需求。另外，现有的这种数字化超声探伤仪中的超声波发射电路(如图3所示)是由DC/DC电路、晶体管脉冲电路所组成，其中DC/DC电路是将低直流电压转变成直流高压，再经由晶体管开关和RC微分电路产生高压脉冲。其中的DC/DC电路十分庞大且功耗很大，不符合低功耗、小型化的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种由超大规模集成电路组成的数字式超声波探伤仪，该探伤仪体积小、重量轻，探伤效率高，可随时生成及显示回波幅度曲线，并可在完成探伤工作的同时有效保留探伤数据，以随时回放该数据；另外，本专利技术还可通过与计算机相连接，提供强大的数据处理能力。本专利技术的另一目的是提供一种低功耗、小型化的发射电路的数字式超声波探伤仪。本专利技术的再一目的还在于提供一种实时动态储存探伤数据的方法以及全范围动态DAC曲线的制作方法和观察回波幅度曲线的闸门内展宽方法。为实现以上目的，本专利技术特提出以下技术方案一种数字式超声波探伤仪，包括探头、超声波发射电路单元、超声波接收电路单元、控制电路及显示器，且该控制电路内设有单片微处理控制单元；其特征是设有数字信号处理器电路单元；该数字信号处理器电路单元包括存储器、数字信号处理器及显示电路，在该数字信号处理器电路单元与该超声波接收电路单元之间还连接有模数转换电路和采样数据缓存电路；其中超声波接收电路单元的输出通过模数转换电路和采样数据缓存电路接数字信号处理器；数字信号处理器接存储器，数字信号处理器与存储器接单片微处理控制单元；该超声发射电路单元所产生的瞬时高压脉冲，经该探头内的压电晶片而产生超声发射信号，该超声波发射信号在被测工件内传播，并携带工件的缺陷和介面信息返回探头，再经该压电晶片转换为电信号进入所述超声波接收单元进行放大滤波，经模数转换电路转换为数字信号、送至采样数据缓存电路缓存；数字信号处理器将缓存的数字信号取出，并将数字信号所代表的回波值经运算后生成回波幅度曲线经由显示电路送显示器显示。所述的数字式超声波探伤仪，其特征是在数字信号处理器内部辟有主机接口和共享存储区，单片微处理器通过主机接口对数字信号处理器的共享存储区进行访问，进而实现对控制参数设定和命令发布；另一方面，数字信号处理器也可通过主机接口将共享存储区所存储的计算结果和运行状态反馈给单片微处理器。所述的数字式超声波探伤仪，其特征是该单片微处理控制单元还包括与单片微处理器相连接的逻辑控制电路、和键盘电路，逻辑控制电路负责控制系统的译码、采样电路和发射电路的逻辑时序控制，而键盘电路则与外部输入键盘相连接。所述的数字式超声波探伤仪，其特征是与该数字信号处理器电路单元中的数字信号处理器连接液晶显示电路，并通过显示屏显示回波幅度曲线以进行探伤。所述的数字式超声波探伤仪，其特征是该单片微处理器单元内的单片微处理器还连接有电池电压监控电路、以及与外部的计算机或打印机相连接的接口电路单元。所述的数字式超声波探伤仪，其特征是所述接口电路单元，采用RS232串行总线接口标准。所述的数字式超声波探伤仪，其特征是所述的数字式超声波探伤仪，其特征是设有蜂呜报警器，根据控制单元的指令进行进波报警和失波报警。一种数字式超声波探伤仪，包括探头、超声波发射电路单元、超声波接收电路单元、控制电路及显示器，其特征是该超声波发射电路单元是由驱动电路与受该驱动电路控制的高压发生电路和脉冲形成电路所组成，其中该高压发生电路是由接于正、负低压电源之间的二开关及串接于二开关之间的电感所组成，该电感的一端接脉冲形成电路，该驱动电路控制二开关的通断。所述的数字式超声波探伤仪，其特征是所述的数字式超声波探伤仪，其特征是该二开关是分别由P型开关管和N型开关管所构成的晶体管开关；该P型开关管的漏极接正电源，源极接电感，控制极接驱动电路；该N型开关管的漏极接负电源，源极接该电感的另一端，控制极接驱动电路的另一输出；该脉冲形成电路是由N型开关管和RC微分电路所构成；该N型开关管的漏极与该P型开关管的源极之间接有续流二极管。一种数字式便携超声探伤仪的DAC曲线自动制作方法，其特征是通过闸门进行标定第一次缺陷回波，同时得到了该次缺陷回波与始发脉冲的间距，在进行下一个标定时，闸门自动移动到所关心的下一次缺陷回波，同时进行特征捕获，依次类推可得到所需深度范围的标定点，即可绘制DAC曲线。一种数字式便携超声探伤仪的全范围动态DAC曲线的制作方法，其特征是首先由在采样序列中的位置得到特征点的位置、特征值、相应增益值，根据缺陷回波高度来调节增益以达到较好的信噪比而后再进行标定；并在当前显示区域内完成部分标定后，调节测量范围或移位延时继续标定更大范围的缺陷回波，从而使得DAC曲线的适用范围得到扩大。一种观察回波幅度曲线的闸门内展宽方法，其特征是在展宽时，先从源样本序列S1(n)中截取对应当前显示范围的样本序列S2(n)或者根据当前测量范围提高物理AD采样率获得新的源样本序列S2(n)，然后再对S2(n)进行二次采样和特征捕获得到新的显示序列D2(m)，这样就可以尽可能的利用了源采样序列从而提供丰富的细节波形。本专利技术的优点在于，由于实现了数字化，本探伤仪能够利用计算机的强大数据处理功能，“快速、高精度、高分辨率地进行工件内部多种缺陷(如裂纹、夹杂、气孔等)的检测、定位、评本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字式超声波探伤仪，包括探头、超声波发射电路单元、超声波接收电路单元、控制电路及显示器，且该控制电路内设有单片微处理控制单元；其特征是：设有数字信号处理器电路单元；该数字信号处理器电路单元包括：存储器、数字信号处理器及显示电路， 在该数字信号处理器电路单元与该超声波接收电路单元之间还连接有模数转换电路和采样数据缓存电路；其中：超声波接收电路单元的输出通过模数转换电路和采样数据缓存电路接数字信号处理器；数字信号处理器接存储器，数字信号处理器与存储器接单片微处理控制单元；该超声发射电路单元所产生的瞬时高压脉冲，经该探头内的压电晶片而产生超声发射信号，该超声波发射信号在被测工件内传播，并携带工件的缺陷和介面信息返回探头，再经该压电晶片转换为电信号进入所述超声波接收单元进行放大滤波，经模数转换电路转换 为数字信号、送至采样数据缓存电路缓存；数字信号处理器将缓存的数字信号取出，并将数字信号所代表的回波值经运算后生成回波幅度曲线经由显示电路送显示器显示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：香勇，徐西刚，彭雪莲，施克仁，
申请(专利权)人：北京时代之峰科技有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]