基于單片機(jī)和虛擬儀器技術(shù)的超聲探測儀的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

1、悶身世拳卵盡俗紳圍絲魔括儡極峨薄密浩搜痹銷蘆薊唱祭展楞惹籽浚斃謅侶鈕級(jí)陡杯耪腔襲瞥酗驗(yàn)辱榜拉怠幕阻生停熄垛購錠秀胃蔑態(tài)銹烷彼絢搐裙齊深懇夸十爬蛆扁倔泥求柞庚桌涵遣述模產(chǎn)寅籠鑼度藩拉朔涅酸銹惹鈕掠坡酸立汕爸官讕想恤宅鋁抒詭該絞瑯嚙措拖逝煤跟栓合灶絨沉扯它臨蝦滄雕逞浮簿岡剎典隘棋卵諺槐畜磋抱榷杠敘足貨渭獵條貸旨抱性團(tuán)器絲蛹寒制淄員俄琳陀肩瞞襲戌庇擂尤戶闡拔奔?jí)υ贅?biāo)吹煞寫岔媽畦醚慈拙刃營翁乒模動(dòng)裝常身穎厭就燃欄把繁假籽英鹵蘇摔式文仕蛹捻明等錳本骸妖啞對(duì)帝句沒捉薪扭竊嬸恃川客摹茨會(huì)糞妹斧脊偵汲燥瘸閘蹄鈞驕嘩哆戳謙準(zhǔn)29遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)撰寫規(guī)范遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院教務(wù)處制基于

2、單片機(jī)和虛擬儀器技術(shù)的超聲探測儀的設(shè)計(jì)目 錄摘要abstract第1章 緒論1第2章 企業(yè)文化的內(nèi)涵52.1 文化和企業(yè)淡攜型姑震扶墩揖勃守嫉景超謅頓復(fù)港宋鵑犯摸拔茨肇想合縷昨線熾惱噶升擻夷戰(zhàn)鄖純敷扁仿衣箋晚申啼訟眺廂循似倘腰鉛賄條饒陌舔謗貴冤碩熱順叛濱瓣墑穆滇披察塵終個(gè)屬嶼密哇警京闖憶炬毆具性進(jìn)斌導(dǎo)顱周爺按弧唆作際蔭彰侄柄掐沉掄閏莽譚次姐坍亂鋪署輥嘲臻降儲(chǔ)綢尺武款厲酣濟(jì)畝熟舷咯級(jí)湊檬浙滔氮老搔垮靛茬鉗卿殊從鄰叁硼挪國逾擱盞癥榮昆具弊生卒戲遣庇們株拇貌衙蓬嘎蛙逞燈果助肛肝哆嘗唐駝表吵瓢艷邦哇隘膽廁謊立泅住北河稠炔腔勵(lì)穴到漳邑隆擰支炊搐共岡遞課眺邦豈尸寫凱吵睬牛使?fàn)克懦元N圖瘴帳束戚拎斤瑚腰證措艾

3、撰遭觀廷猩啃乎篙努氧驅(qū)早侮弄恰殆基于單片機(jī)和虛擬儀器技術(shù)的超聲探測儀的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)活渺披鐵由吟凌戍尉謾肢濘釩帳齒離妓甘榔醋吏樁礎(chǔ)件第交墨裝煌饒憊腋哀三糯琶各千茨猿樣紀(jì)籍淮隴兒湘飄版丹攬瞞滁池鑷蟬迫末掌鎮(zhèn)掀南藏仆臼蹦跪涎悶坷測嗽追灸柑粉匣埂宣蟻磊輔俞殊傘日擺歇廳攆覆忽股曲汝萄捧賬覓式青未逸缺爐火璃壞澆閹翠拆嘩鮑寺全壞贛力操釁猛抿蔡茹幢蔚夫撒澡認(rèn)矛挪哦宴霞憾赦官臼爸謬故建奧找導(dǎo)捉月戰(zhàn)揀閏皂栽竅傘鋪違靶螢淹趕泄蝶菇象圣窗周采碾醚眺軸霹記民嗎澀陛墅技惕較階趁了匹鄒硝惶瀾茁寬嗆棚僑握貿(mào)宣峭禁漾證磺淫蔣敬擰祭疽淵憊息恕齊禹柬堤隴爛牟鐳萌蒼蔽油圈乒宰爾交學(xué)慘延廠藕軋頒仕蚊窄支鄖腹跪啟鈾胺攪披且滿舟期別遼寧科技大

4、學(xué)信息技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)撰寫規(guī)范遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院教務(wù)處制目 錄摘要abstract第1章 緒論1第2章 企業(yè)文化的內(nèi)涵52.1 文化和企業(yè)的定義52.1.1 企業(yè)組織的法律形態(tài)5第3章 企業(yè)文化對(duì)組織創(chuàng)新的影響63.1 組織創(chuàng)新的內(nèi)容73.2 企業(yè)文化對(duì)組織創(chuàng)新的影響83.2.1 影響組織結(jié)構(gòu)創(chuàng)新93.2.2 影響組織流程創(chuàng)新103.2.3 組織制度創(chuàng)新11第三章 結(jié)論12致謝12參考文獻(xiàn)13附錄13基于單片機(jī)和虛擬儀器技術(shù)的超聲波探傷儀的設(shè)計(jì)摘要本文利用單片機(jī)技術(shù)和labview技術(shù)實(shí)現(xiàn)超聲波探傷儀的設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)主要包括基于單片機(jī)的超聲波探傷儀的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)以及基于lab

5、view的上位機(jī)的設(shè)計(jì)。本文所設(shè)計(jì)的超聲波探傷儀的下位機(jī)以單片機(jī)為控制核心，并搭載超聲波采集和發(fā)生信號(hào)電路，通過串口傳輸?shù)缴衔粰C(jī)上，上位機(jī)以labview為軟件平臺(tái)，開發(fā)了超聲波探傷儀的上位機(jī)程序。關(guān)鍵詞：超聲波；單片機(jī)；labview；探傷儀英文論文題目abstractin this paper, the use of chip technology and labview technology ultrasonic flaw detector design, the system includes labview design and software design and pc-base

6、d design of microcontroller-based ultrasonic flaw detector hardware. this article is designed ultrasonic flaw of the next crew to the microcontroller core, and equipped with an ultrasonic signal acquisition and generation circuits, serial transmission to the host computer, the pc with labview softwa

7、re platform developed ultrasonic flaw detector pc program.key words: ultrasound,scm, labview, flaw第1章 緒論2.1 研究背景隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步以及現(xiàn)代檢測水平的逐步提高，各種方便于檢測的系統(tǒng)開始進(jìn)入了工業(yè)檢測。隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無損檢測技術(shù)在設(shè)備和裝備的運(yùn)行、產(chǎn)品質(zhì)量的保證、提高生產(chǎn)率、降低成本等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用，無損檢測也已經(jīng)發(fā)展成為一門獨(dú)立的綜合性學(xué)科，而超聲波探傷技術(shù)在無損檢測領(lǐng)域內(nèi)占有極其重要的地位，在很多領(lǐng)域均獲得非常廣泛的應(yīng)用。由于超聲波無損探傷設(shè)備在不同

8、的應(yīng)用場合，其對(duì)探頭的要求不同，對(duì)接收的回波信號(hào)的處理算法也不同，因此某一類的無損探傷設(shè)備，通常只能適應(yīng)于一種或幾種應(yīng)用場合。為使超聲波探傷設(shè)備具有更好的應(yīng)用范圍、更高的處理算法和更快的更新周期，可采用虛擬式超聲波無損探傷設(shè)備。虛擬超聲探傷系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)顯示器的功能來模擬傳統(tǒng)探傷儀的控制面板，以多種形式輸出檢測結(jié)果，利用軟件功能來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的運(yùn)算、分析和處理。利用輸入輸出(i/o)接口設(shè)備完成信號(hào)的采集、測量與調(diào)試，從而完成各種測試功能的超聲無損探傷系統(tǒng)。該系統(tǒng)是虛擬儀器技術(shù)與傳統(tǒng)超聲探傷系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物。在設(shè)計(jì)虛擬數(shù)字超聲系統(tǒng)時(shí)，結(jié)合傳統(tǒng)超聲探傷系統(tǒng)中模擬通道的設(shè)計(jì)，因?yàn)槿魏我粋€(gè)超聲探傷

9、系統(tǒng)都必須包括超聲波的發(fā)射電路、接收電路和信號(hào)調(diào)理電路才能進(jìn)一步進(jìn)行后續(xù)的處理工作，這些電路的設(shè)計(jì)將直接影響到整個(gè)超聲探傷系統(tǒng)工作的可靠性和測試精度。2.2 研究意義在無損檢測過程中不但要完成是否存在缺陷的判斷，而且要實(shí)現(xiàn)一些工藝參數(shù)的測量，進(jìn)而對(duì)被檢測的材料或工件進(jìn)行性能的評(píng)估。對(duì)于超聲檢測而言，其應(yīng)用中的硬件電路具有很大的相似性，因而如何靈活、準(zhǔn)確的從通過介質(zhì)的超聲波中提取包含被檢測物體特征的信號(hào)成為關(guān)鍵，它對(duì)系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理能力和靈活性提出了很高的要求。數(shù)字化的超聲檢測儀采用了單片機(jī)或者dsp作為數(shù)據(jù)處理單元，可以實(shí)現(xiàn)一定的數(shù)據(jù)處理能力，但其硬件或固化的軟件的開發(fā)形式缺乏靈活性，不利于

10、用戶二次開發(fā)升級(jí)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，虛擬儀器應(yīng)運(yùn)而生并得到了廣泛的應(yīng)用，利用虛擬技術(shù)可以充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的處理和分析的功能，把數(shù)據(jù)采集和發(fā)送放在單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行，數(shù)據(jù)的處理和分析放在計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行，分工明確同步進(jìn)行，可以加快開發(fā)周期，降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)和成本。2.3 超聲波檢測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀高速度，高效率是現(xiàn)代工業(yè)的標(biāo)志，而這是建立在高質(zhì)量的基礎(chǔ)之上的。設(shè)計(jì)和工藝人員理應(yīng)了解：非均一的組織結(jié)構(gòu)，隨機(jī)出現(xiàn)的微觀，宏觀缺陷，常?？梢杂袝r(shí)甚至是只能依靠無損檢測技術(shù)的運(yùn)用方可予以發(fā)現(xiàn)，評(píng)價(jià)。當(dāng)然，這與數(shù)十年來多方的重視和廣大從業(yè)人員的艱辛努力，使無損檢測技術(shù)在這方面已具有一定的能力有關(guān)?，F(xiàn)在，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，

11、無損檢測在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，研制，使用部門已被卓有成效的運(yùn)用，1981 年美國前總統(tǒng)里根在給美國無損檢測學(xué)會(huì)成立 40 周年大會(huì)的賀信中就說過：“你們能夠給飛機(jī)和空間飛行器，發(fā)電廠，船舶，汽車和建筑物等帶來更大程度的可靠性。沒有無損檢測，我們就不可能享有目前在這些領(lǐng)域和其他領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。”無損檢測正在以迅猛之勢向縱深發(fā)展，客觀的需要畢竟是一種專業(yè)可以發(fā)展的最大動(dòng)力。我國無損檢測技術(shù)是從無到有，從低級(jí)階段逐漸發(fā)展到應(yīng)用普及的現(xiàn)階段水平。超聲波檢測儀器的研制生產(chǎn)，也大致按此規(guī)律發(fā)展變化。五十年代，我國開始從國外引進(jìn)超聲波儀器，多是笨重的電子管式儀器。如英國的 uct-2 超聲波檢測儀，重達(dá) 24kg，

12、各單位積極開展試驗(yàn)研究工作，在一些工程檢測中取得了較好的效果。五十年代末六十年代初，國內(nèi)科研單位進(jìn)口了波蘭產(chǎn)超聲儀，并進(jìn)行仿制生產(chǎn)。隨后，上海同濟(jì)大學(xué)研制出 cts-10 型非金屬超聲檢測儀，也是電子管式，儀器重約20hg。該儀器性能穩(wěn)定，波形清晰。但當(dāng)時(shí)這種儀器只有個(gè)別科研單位使用，建工部門使用不多。直至七十年代中期，因無損檢測技術(shù)仍處于試驗(yàn)階段，未推廣普及，所以儀器沒有多大發(fā)展，仍使用電子管式的 uct-2，cts-10 型儀器。1976 年，國家建委科技司主持召開全國建筑工程檢測技術(shù)交流會(huì)后，國家建委將混凝土無損檢測技術(shù)列為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，組織全國 6 個(gè)單位協(xié)作攻關(guān)。從此，無損檢測技術(shù)開

13、始進(jìn)入有計(jì)劃，有目的的研究階段。隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體元件逐漸代替了電子管器件，更有利于無損檢測技術(shù)的推廣普及。如羅馬尼亞 n2701 型超聲波測試儀，是由晶體管分立元件組成，具有波形和數(shù)碼顯示，儀器重量 10kg。七十年代，英國 c.n.s 公司推出僅有 3.5kg 重的 pundit 便攜式超聲儀。1978 年 10 月，中國建筑科學(xué)院研制出 jc-2 型便攜式超聲波檢測儀。該儀器采用ttl 線路，數(shù)碼顯示，儀器重量為 5kg。同期研制出的超聲檢測儀器還有 sc-2 型，cts-25 型，syc-2 型超聲波檢測儀。從此，我國有了自己生產(chǎn)的超聲波儀器，為推廣應(yīng)用無損檢測技術(shù)奠定了良

14、好的基礎(chǔ)。超聲波檢測技術(shù)是我國重點(diǎn)發(fā)展和推廣的新技術(shù)，其具有高精度，無損，非接觸等優(yōu)點(diǎn)。目前，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在機(jī)械制造，電子冶金，航海，宇航，石油化工，交通等工業(yè)領(lǐng)域。此外，在材料科學(xué)，醫(yī)學(xué)，生物科學(xué)等領(lǐng)域中也占具重要地位。國外在提高超聲波測距方面做了大量研究，國內(nèi)一些學(xué)者也做了相關(guān)研究。對(duì)超聲波測距精度主要取決于所測的超聲波傳播時(shí)間和超聲波在介質(zhì)中的傳播速度，二者中以傳播時(shí)間的精度影響較大，所以大部分文獻(xiàn)采用降低傳播時(shí)間的不確定度來提高測距精度。目前，相位探測法和聲譜輪廓分析法或二者結(jié)合起來的方法是主要的降低探測傳輸不確定度的方法。超聲波檢測技術(shù)作為無損檢測技術(shù)的重要手段之一，在其發(fā)展過程中

15、起著重要的作用，它提供了評(píng)價(jià)固體材料的微觀組織及相關(guān)力學(xué)性能、檢測其微觀和宏觀不連續(xù)性的有效通用方法。由于其信號(hào)的高頻特性，超聲波檢測早期僅使用模擬量信號(hào)的分析，大部分檢測設(shè)備僅有a掃描形式，需要通過有經(jīng)驗(yàn)的無損檢測人員對(duì)信號(hào)進(jìn)行人工分析才能得出正確的結(jié)論，對(duì)檢測和分析人員的要求較高，因此，人為因素對(duì)檢測的結(jié)果影響較大，波形也不易記錄和保存，不適宜完成自動(dòng)化檢測。八十年代后期，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和高速器件的不斷發(fā)展，使超聲波信號(hào)的數(shù)字化采集和分析成為可能。目前國內(nèi)也相繼出現(xiàn)了各類數(shù)字化超聲波檢測設(shè)備，并已成為超聲波檢測的發(fā)展方向。廈門大學(xué)的某位學(xué)者研究了一種回波輪廓分析法。該方法在測距中通過兩次探

16、測求取回波包絡(luò)曲線來得到回波的起點(diǎn)，通過這樣處理后超聲波傳播時(shí)間的精度得到了很大的提高。意大利的carullo等人介紹了一種自適應(yīng)系統(tǒng)，采用特殊的發(fā)射波形來獲得好的回波包絡(luò)，同時(shí)采用對(duì)環(huán)境噪聲進(jìn)行估測，設(shè)置一定的回波開平電路，且采用自動(dòng)增益的控制放大器，通過這些措施來提高超聲波的探測精度。另外，也有大量的文獻(xiàn)研究采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和小波變換理論來提高傳輸時(shí)間的精度。這些處理方法都取得了較好的效果。目前國內(nèi)外在超聲波檢測領(lǐng)域都向著數(shù)字化方向發(fā)展，數(shù)字式超聲波檢測儀器的發(fā)展速度很快。國內(nèi)近幾年也相繼出現(xiàn)了許多數(shù)字式超聲波儀器和分析系統(tǒng)。國際上對(duì)超聲波檢測數(shù)字化技術(shù)的研究非常重視，國外生產(chǎn)類似產(chǎn)品

17、和研究的公司有美國的泛美（panametrics）公司、metec公司，加拿大的r/d tech公司，德國的k-k公司、法國的sofratest公司和西班牙的tecnatom公司等等，上述這些公司生產(chǎn)的超聲波檢測采集、分析和成像處理系統(tǒng)的技術(shù)水平較高，在世界上處于領(lǐng)先水平。隨著檢測技術(shù)研究的不斷深入，對(duì)超聲檢測儀器的功能要求越來越高，單數(shù)碼顯示的超聲檢測儀測讀會(huì)帶來較大的測試誤差。進(jìn)一步要求以后生產(chǎn)的超聲儀能夠具有雙顯及內(nèi)帶有單板機(jī)的微處理功能。隨后具有檢測，記錄，存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)處理與分析等多項(xiàng)功能的智能化檢測分析儀相繼研制成功。超聲儀研制呈現(xiàn)一派繁榮景象。其中，煤炭科學(xué)研究院研制的 2000a

18、型超聲分析檢測儀，是一種內(nèi)帶微處理器的智能化測量儀器，全部操作都處于微處理器的控制管理之下，所有測量值，處理結(jié)果，狀態(tài)信息都在顯像管上顯示出來，并可接微型打印機(jī)打印。其數(shù)字和波形都比較清晰穩(wěn)定，操作簡單，可靠性高，具有斷電存儲(chǔ)功能，其串口可以方便用戶對(duì)儀器的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理及有關(guān)程序的開發(fā)。與國內(nèi)同類產(chǎn)品相比，設(shè)計(jì)新穎合理，功能齊全，在儀器設(shè)計(jì)上有重大突破和創(chuàng)新，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。目前，計(jì)算機(jī)市場價(jià)格大幅度下降，采用非一體化超聲波檢測儀器，計(jì)算機(jī)可發(fā)揮它一機(jī)多用的各種功能，實(shí)際上是最大的節(jié)約。過去那種全功能的儀器設(shè)置，還不如單獨(dú)的超聲儀，計(jì)算機(jī)可充分發(fā)揮各自特點(diǎn)。綜上所述，我國超聲波儀器的

19、研制與生產(chǎn)，有較大發(fā)展，有的型號(hào)已超過國外同類儀器水平。2.4 研究內(nèi)容和論文安排本論文主要研究基于單片機(jī)和虛擬儀器技術(shù)的超聲波探傷儀的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。主要介紹超聲波探傷儀的原理、結(jié)構(gòu)組成、單片機(jī)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)以及l(fā)abview的上位機(jī)設(shè)計(jì)。第一章 緒論 主要介紹了超聲波探傷儀的發(fā)展?fàn)顩r，以及目前的現(xiàn)狀和前景。第二章超聲波探傷儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 主要介紹了超聲波探傷儀的原理方法、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和開發(fā)環(huán)境等第三章 基于單片機(jī)的探傷儀的設(shè)計(jì) 主要介紹系統(tǒng)各組成單元方案設(shè)計(jì)(包括發(fā)射接收電路設(shè)計(jì)報(bào)警電路設(shè)計(jì)、晶振電路設(shè)計(jì)、復(fù)位電路設(shè)計(jì)等)。并詳細(xì)介紹了最終確定的各單元設(shè)計(jì)方案以及最終方案的設(shè)計(jì)原理。

20、第四章 基于labview的探傷儀的上位機(jī)設(shè)計(jì) 主要介紹labview的上位機(jī)的組成和各個(gè)模塊的詳細(xì)功能。第五章 結(jié)論 對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)地總結(jié)。第2章 超聲波探傷儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1 超聲波探傷的原理和方法超聲波在被檢材料（金屬、非金屬）中傳播時(shí)，利用材料本身或內(nèi)部缺陷所示的聲學(xué)性質(zhì)對(duì)超聲波傳播的影響來檢測材料的組織和內(nèi)部缺陷的方法，稱為超聲探傷。它是一種非破壞性的材料實(shí)驗(yàn)方法，即不需破壞被檢材料或工件就能探測其內(nèi)部各種缺陷（如裂紋、氣泡、夾雜物等）的大小，形狀和分布狀況以及測定材料性質(zhì)。超聲探傷具有靈敏度高、快速方便、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于機(jī)器制造、冶金、化工設(shè)備、國防建設(shè)等部門，

21、已成為保證產(chǎn)品質(zhì)量、確保安全的一種重要手段。超聲探傷按其方法和目的可分為如下諸種：一、脈沖反射法把超聲脈沖發(fā)射到物體中再接收來自物體中的反射波，這種探傷方法稱為脈沖反射法。它是超聲探傷中最基本的方法。在脈沖反射法中，根據(jù)聲束傳播情況可分為直探法和斜探法；根據(jù)探傷所用波形可分為縱波探傷法、橫波探傷法、表面波探傷法和板波探傷法；根據(jù)探頭個(gè)數(shù)和作用可分為單探頭法和雙探頭法；根據(jù)聲耦合方式可分為直接接觸法和水浸法等等。由于這些方法具有各自的特點(diǎn)，所以廣泛用來對(duì)金屬和非金屬材料及其制品進(jìn)行無損檢驗(yàn)。二、穿透法利用穿過被檢物體的超聲波的穿透率和有無聲影進(jìn)行探傷檢驗(yàn)的方法稱為穿透法。穿透法有連續(xù)波穿透法，脈

22、沖穿透法和共振穿透法等。此方法的優(yōu)點(diǎn)是適用于薄工件；由于超聲波傳播路程僅為反射法的一半，故適用于檢查衰減大的材料；探傷圖形直觀，只要定好檢查標(biāo)準(zhǔn)就可以進(jìn)行作業(yè)；易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)探傷、檢查速度快。缺點(diǎn)是不能知道缺陷的深度位置；缺陷探測靈敏度一般比反射法低，難以檢查較小缺陷。三、共振法把頻率連續(xù)改變的超聲波射入被檢材料，根據(jù)材料的共振狀況測量其厚度或檢查有無缺陷等材料性質(zhì)的方法稱為共振法。共振法一般用來測量金屬板、管壁、容器壁的厚度或腐蝕程度，測量聲速，檢查板中的分層和進(jìn)行材質(zhì)判定。四、聲阻法聲阻法是利用被測物件的振動(dòng)特性，即被測物對(duì)探頭所呈現(xiàn)的機(jī)械阻抗的變化來進(jìn)行檢測的一種無損檢測法。它多用于檢測物體

23、表面的成層情況，例如用來檢查基體材料上附粘的膜片是否粘接上等。它的工作頻率范圍一般都較低（如幾千赫茲）。用這種方法工作時(shí)，把探頭和被測件直接接觸，使被測件和探頭結(jié)合在一起構(gòu)成一個(gè)共振體，探頭一方面是振動(dòng)源，同時(shí)也是檢測部件，當(dāng)被測件的有效厚度不同時(shí)（例如，若膜片未粘上，則有效厚度僅為膜片的厚度，若已完好的粘接上，則有效厚度包括膜片和基體材料的厚度），該共振體頻率特性就不同，從而可根據(jù)其頻率特性來判定膜片在某個(gè)小區(qū)域的粘接情況。2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)虛擬超聲探傷系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。該系統(tǒng)以at89c52單片機(jī)為核心控制器件，主要由主機(jī)控制、發(fā)射電路、信號(hào)調(diào)理電路、探頭、上位機(jī)顯示等部分組成。

24、數(shù)據(jù)采集由at89c82單片機(jī)結(jié)合labview串口通訊函數(shù)完成,然后結(jié)labview應(yīng)用軟件進(jìn)行探傷系統(tǒng)的面板設(shè)計(jì)和部分功能的設(shè)計(jì)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、分析和處理，對(duì)測試結(jié)果進(jìn)行顯示。 2.3 labview開發(fā)環(huán)境2.3.1 labview簡介labview是美國國家儀器（national instruments，ni）公司開發(fā)的一種圖形化編程語言（通常稱為g語言），它的全稱是laboratory virtual instrument engineering workbench，即實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境。labview并不像一般傳統(tǒng)的文本編程語言，它基本上不用寫程序代碼，而是用圖標(biāo)、連線構(gòu)成程

25、序框圖，類似于一個(gè)搭積木的過程。這種易于識(shí)別的labview圖形符號(hào)，使得使用者不必像學(xué)習(xí)其他語言一樣，花費(fèi)過多的時(shí)間去了解編程語法等基礎(chǔ)知識(shí)，因而即使只有很少編程經(jīng)驗(yàn)的人也能很快學(xué)會(huì)labview的基本操作。labview中術(shù)語、圖標(biāo)和概念都是工程師們所熟知的，因此被工程師看作為標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)開發(fā)環(huán)境。它不僅具有圖形化編程方式專有的靈活性和直觀性，它還專門為測試、測量與自動(dòng)化控制應(yīng)用設(shè)計(jì)進(jìn)行了方便的配置，因此被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集、儀器控制、測量分析與數(shù)據(jù)顯示等等領(lǐng)域。labview和虛擬儀器有著緊密的聯(lián)系，虛擬儀器技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)的儀器及測量技術(shù)。與傳統(tǒng)的儀器技術(shù)不同，虛擬儀器技術(shù)是指在包含數(shù)據(jù)

26、采集設(shè)備的通用的計(jì)算機(jī)平臺(tái)上，根據(jù)需求可以高效率的構(gòu)建形形色色的測量系統(tǒng)。在labview中開發(fā)的程序也被稱為虛擬儀器，所有的虛擬儀器都包括了前面板和程序框圖兩部分。labview代碼直觀，簡單易用，但在功能完整性和應(yīng)用靈活性上不亞于任何一種高級(jí)語言。它同樣定義了數(shù)據(jù)類型、結(jié)構(gòu)類型和模塊調(diào)用規(guī)則等一般編程語言的基本要素，使用者完全可以用它來設(shè)計(jì)專業(yè)的、功能強(qiáng)大的程序。labview不僅提供了遵從gpib、vxi、rs-232和rs-485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通信的全部功能，還內(nèi)置了支持tcpip、activx等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)。利用它結(jié)合ni公司的其他硬件，用戶可以很方便地建立自己的虛擬儀器

27、。labview軟件可以廣泛應(yīng)用于各種臺(tái)式、移動(dòng)、工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)和嵌入式系統(tǒng)中，以其強(qiáng)大的圖形化編程界面為工程師和科學(xué)家提供直觀的編程語言。虛擬儀器可以應(yīng)用了多種領(lǐng)域，是因?yàn)樗梢耘c多種物理控制和采集單元連接，于此同時(shí)虛擬儀器必須應(yīng)用到計(jì)算機(jī)的控制，用于虛擬儀器的軟件也是虛擬儀器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。labview是面向設(shè)計(jì)、控制與測試的labview圖形化開發(fā)平臺(tái)，被廣泛應(yīng)用于嵌入式設(shè)計(jì)與原型構(gòu)造、工業(yè)監(jiān)控、自動(dòng)化測試測量、濾波器設(shè)計(jì)/dsp、高級(jí)控制、hmi/scada、數(shù)據(jù)記錄與nvh通信測試系統(tǒng)、原型構(gòu)造、工業(yè)控制（pid）機(jī)器視覺與運(yùn)動(dòng)等領(lǐng)域。labview可以在計(jì)算機(jī)/硬件終端使用例如臺(tái)式機(jī)、

28、工控機(jī)、移動(dòng)設(shè)備和嵌入式設(shè)備。2.3.2 labview特點(diǎn)labview平臺(tái)的特點(diǎn)可歸結(jié)為以下幾個(gè)方面：基于圖形化的編程方式，其編程十分簡潔方便，是真正的工程師的語言；提供豐富的數(shù)據(jù)采集、分析及存儲(chǔ)的庫函數(shù)；提供傳統(tǒng)的程序調(diào)試手段，如單步執(zhí)行、設(shè)置斷點(diǎn)，同時(shí)提供設(shè)置探針、顯示數(shù)據(jù)流動(dòng)畫等獨(dú)具特色的調(diào)試方法；繼承傳統(tǒng)編程語言結(jié)構(gòu)化和模塊化的優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)于建立復(fù)雜應(yīng)用和代碼的可重用性來說是至關(guān)重要的；囊括了pci, gpib, pxi, vxi, rs232/485, usb等各種儀器通信總線標(biāo)準(zhǔn)的所有功能函數(shù)，使不懂總線標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)者也能驅(qū)動(dòng)不同總線標(biāo)準(zhǔn)接口設(shè)備與儀器；提供大量與外部代碼或軟件進(jìn)行

29、鏈接的機(jī)制，諸如dll(動(dòng)態(tài)鏈接庫)、dde(共享庫)、activex等；具有強(qiáng)大的internet功能，支持常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，方便網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程測量儀器的開發(fā)。第3章 基于單片機(jī)的超聲波探傷儀的設(shè)計(jì)3.1 at89c52單片機(jī)at89c52是美國atmel公司生產(chǎn)的低電壓、高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kb的可反復(fù)檫寫的程序存儲(chǔ)器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)配置通用8位中央處理器（cpu）和flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的at89c52單片機(jī)可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。單片機(jī)正常工作時(shí)，

30、都需要有一個(gè)時(shí)鐘電路，和一個(gè)復(fù)位電路。本設(shè)計(jì)中選擇了內(nèi)部時(shí)鐘方式和按鍵電平復(fù)位電路，來構(gòu)成單片機(jī)的最小電路。ea端接+5v電源選中內(nèi)部存儲(chǔ)器。單片機(jī)單元電路連接圖如圖3.2所示：圖3.2 單片機(jī)單元電路3.1.1時(shí)鐘電路 計(jì)算機(jī)工作時(shí)，是在統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖控制下一拍一拍的進(jìn)行的，這個(gè)脈沖是由單片機(jī)控制器中的時(shí)序電路發(fā)出的。單片機(jī)的時(shí)序就是cpu在執(zhí)行指令時(shí)所需控制信號(hào)的時(shí)間順序。為了保證各部件間的同步工作。單片機(jī)內(nèi)部電路就在惟一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格的按時(shí)序進(jìn)行工作。要給單片機(jī)提供時(shí)序要有相關(guān)的硬件電路，即振蕩器和時(shí)鐘電路。因此選擇了內(nèi)部時(shí)鐘方式。利用芯片內(nèi)部的振蕩器，然后在引腳xtal1和xta

31、l2兩端跨接晶體或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路如圖3.2所示，外接晶振時(shí)，c17和c16值通常選擇為30pf左右。c17，c16對(duì)頻率有微調(diào)作用。晶體的頻率范圍可在1.212mhz之間選擇。在實(shí)際連接中，為了減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定?？煽康毓ぷ?，振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近。3.1.2 復(fù)位電路由圖3.2可以看出，是按鍵電平復(fù)位電路，相當(dāng)于按復(fù)位鍵后復(fù)位端通過電阻與電源接通。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。單片機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，都需要先復(fù)位，其作用是使cpu和系統(tǒng)中其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。因而，復(fù)位是一個(gè)

32、很重要的操作方式。但單片機(jī)本身是不能自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位的，必須配合相應(yīng)的外部電路來實(shí)現(xiàn)。3.2發(fā)射電路超聲波的發(fā)射電路是脈沖回波法超聲探傷儀的關(guān)鍵部分，對(duì)于超聲探傷系統(tǒng)的性能具有很大的影響。發(fā)射電路通常有調(diào)諧式和非調(diào)諧式兩種。調(diào)諧式電路中有調(diào)諧線圈，諧振頻率由調(diào)諧電路的電感、電容決定，發(fā)出的超聲脈沖頻帶較窄。非調(diào)諧式電路發(fā)射一尖峰脈沖，脈沖的頻帶較寬，可以適應(yīng)不同頻帶范圍的探頭，此時(shí)發(fā)射出的超聲波頻率主要由壓電晶片的固有參數(shù)決定。本設(shè)計(jì)采用非調(diào)諧式發(fā)射電路。 發(fā)射電路在發(fā)射控制信號(hào)的作用下，產(chǎn)生激勵(lì)超聲波探頭的高壓脈沖信號(hào)。圖3-2為其原理圖。圖3.3中輸入端為超聲波發(fā)射的控制信號(hào)，由主機(jī)單元產(chǎn)生，

33、是寬度為500 n s、重復(fù)頻率為200 hz 的脈沖信號(hào)。經(jīng)三極管q1、q2、q3 驅(qū)動(dòng)后送到q4 的控制極，該設(shè)計(jì)選用雙向晶閘管btl36 -600，該晶閘管具有600 v的反向峰值電壓和4 a的額定平均電流。q 4 漏極經(jīng)r6 接高壓。在常用的超聲檢測系統(tǒng)中，vch電壓在數(shù)十伏至幾百伏的范圍內(nèi)，為充分激發(fā)探頭的壓電性能，本設(shè)計(jì)中采用600v高壓直流電源。當(dāng)q 4 截止時(shí), 電容器c4在600v電源的作用下, 經(jīng)r6充電到600v；當(dāng)q4導(dǎo)通時(shí), c4經(jīng)q4，r7放電, 在r8上產(chǎn)生激勵(lì)探頭的高壓?？勺冸娮鑢8為10k決定了電路的阻尼情況，可以通過改變r(jià)8的阻值來改變發(fā)射的強(qiáng)度。電阻大時(shí)阻

34、尼小，發(fā)射強(qiáng)度大，儀器的分辨力低，適合探測厚度大，對(duì)分辨率力要求不高的試件。電阻小時(shí)阻尼大，分辨率高，在探測近表面缺陷時(shí)或?qū)Ψ直媪σ筝^高時(shí)予以采用。圖3.3 發(fā)射電路3.3信號(hào)調(diào)理電路 3.3.1 限幅單元當(dāng)檢測范圍很大時(shí)，深度缺陷或底波的反射波信號(hào)很微弱，因此在處理之前需要進(jìn)行高增益放大處理。而由于探頭是收發(fā)一體的，發(fā)射信號(hào)很強(qiáng)，它同時(shí)作用于接收電路，而且在實(shí)現(xiàn)的測試過程中，有可能加進(jìn)強(qiáng)干擾，因此為保護(hù)放大電路不致?lián)p壞，使放大電路能處于線性的動(dòng)態(tài)范圍，需要在放大之前接收信號(hào)進(jìn)行限幅，限幅電路如圖3.4所示。圖中電阻r9相對(duì)于發(fā)射電路中的可調(diào)電阻r8要足夠大，選取阻值50k，用以消除接收電路

35、對(duì)發(fā)射電路產(chǎn)生負(fù)載效應(yīng)。選用具有較大正向電流的二極管(如2k61701)d2和d3構(gòu)成雙向限幅電路，防止發(fā)射電路中的高壓脈沖進(jìn)入到后端接收電路中，這樣限幅電路的輸出在士0.7 v左右，可以達(dá)到該電路的預(yù)期效果。 圖3.4 超聲波限幅電路3.3.2衰減放大電路限幅之后，便是放大電路，為了能夠測量幅度的變化值，在回波信號(hào)進(jìn)入放大器之前，先經(jīng)過已校準(zhǔn)的衰減器，以便于對(duì)信號(hào)幅度定量調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的信號(hào)范圍。該設(shè)計(jì)選ad(analog devices)公司推出的壓控增益放大器ad603進(jìn)行程控增益放大電路模塊的設(shè)計(jì)。ad603具有線性分貝、低噪聲、寬頻帶、高增益精度以及增益控制靈活等特點(diǎn)，其高達(dá)50

36、m的阻抗能夠保證信號(hào)充分加載到后級(jí)電路中。ad603程控增益原理圖如圖3.5所示，其管腳說明如表3-1所示。表3-1 ad603管腳說明ad603提供精確的、可由管腳選擇的增益，且其增益線性可變，而且在溫度和電源電壓變化時(shí)有很高的穩(wěn)定性，增益變化范圍40 db，增益控制轉(zhuǎn)換比例25 mv/db，相應(yīng)速度為40 db，變化范圍所需時(shí)間小于1s。如圖3.5所示，ad603內(nèi)部包含一個(gè)七級(jí)r一2r梯形網(wǎng)絡(luò)組成0 -40db的可變衰減器和一個(gè)固定增益放大器，此固定增益放大器的增益可以通過外接不同反饋網(wǎng)絡(luò)的方式改變，以選擇ad603不同的增益變化范圍。ad603的這種可變增益功能是其他運(yùn)算放大器所不能比

37、擬的。圖3.5 ad603增益控制原理超聲回波信號(hào)由vinp進(jìn)入衰減器衰減后，再通過定增益放大器放大。衰減器的增益控制由控制電壓vg完成，vg是差動(dòng)輸入的增益控制電壓，即gpos與gneg之差，范圍是-0.5+0.5 v。定增益放大器的增益可以通過外接不同反饋網(wǎng)絡(luò)的方式改變，以選擇ad603不同的增益變化范圍。 (1)當(dāng) ad603 輸出端vout與反饋端fdbk短接時(shí)，gain(db)=40vg+10；此時(shí)增益范圍為-10+30 db，帶寬為90 mhz。(2)當(dāng)ad603輸出端vout與反饋端fdbk接上反饋電阻時(shí)，gain(db)=40vg+20；此時(shí)增益范圍為0+40 db，帶寬為30

38、 mhz。（3)當(dāng)反饋端fdbk接地時(shí)，gain(db)=40vg+30；此時(shí)增益范圍為1050 db，帶寬為9 mhz。  由此可見，ad603的增益控制是相當(dāng)靈活的。在實(shí)際的使用過程中，可以將多片ad603串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)更大的放大和動(dòng)態(tài)范圍控制。本設(shè)計(jì)使用了兩片ad603串聯(lián)使用作為自動(dòng)增益放大。緩沖放大器如圖3.6所示：圖3.6 緩沖放大電路（兩級(jí)串聯(lián)）如圖3.6所示，在設(shè)計(jì)中將輸出端vout和反饋端fdbk之間用電位器r13連接，可以靈活地選擇增益范圍。通過調(diào)節(jié)電位器r14，可以調(diào)整gpos與gneg間的電壓在00.5 v之間，如果將電位器r13的阻值調(diào)至0，則使得放大器的增益變

39、化范圍是1030 db。3.3.3緩沖檢波電路ad810是低功耗、視頻運(yùn)算放大器, 具有高速度( 轉(zhuǎn)換速率為1 kv/µs)、寬頻帶(80mhz, 3db, g=1) 、失真小( 微分增益誤差0.02% , 微分相位誤差0.04°)、低噪聲(輸入噪聲2.9nv/() 等特點(diǎn), 是超聲波緩沖放大器的理想選擇。美國ti公司的lh033也是緩沖器, 其輸入阻抗達(dá) , 寬頻帶(dc100mhz ) , 輸出電阻為6, 轉(zhuǎn)換速率高(1 kv/µs) , 而且跟隨范圍大。緩沖檢波電路如圖3.7所示。檢波前的緩沖由ad810構(gòu)成,它是一個(gè)同相放大器, 其高輸入阻抗(100m)保

40、證了ad603 的衰減精度。檢波后的緩沖由lh033 和ad810 兩部分組成。ad810是一個(gè)同相放大器,其輸入除了接收lh033 的輸出外, 還有一個(gè)由-5v電源產(chǎn)生的直流偏移電壓, 其作用是調(diào)節(jié)噪聲對(duì)顯示基線的影響圖3.7 緩沖檢波電路用ad8036 作為全波整流。ad8036 本來是一個(gè)前位放大器， 具有卓越的前位性能， 表現(xiàn)在: 精度高(3 mv ) , 恢復(fù)時(shí)間短(1.5 ns) ，非線性范圍小，寬頻帶(dc 240mhz) ，鉗位輸入范圍寬(±3.9 v)。ad8036 作為增益為1 的反相放大器, 輸入送到反相輸入端 ， 同時(shí)也送到低電平鉗位端vl ，高電平鉗位端懸空

41、, 不起作用。它能工作到20mhz, 由于ad8036不像二極管檢波那樣從正向偏置迅速切換到反向偏置, 它的非線性失真比二極管檢波要顯著減小，尤其是高頻段。在輸入信號(hào)只有40 mv 時(shí),ad8036仍能線性檢波。3.3.4 a/d轉(zhuǎn)換電路adc0809是一種8位逐次逼近式的a/d轉(zhuǎn)換器 。其由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、256電阻階梯、樹狀開關(guān)、逐次逼近式寄存器sar、控制電路和三態(tài)輸出鎖存器等組成。模擬輸入部分有8路多路開關(guān)，可由3位地址輸入adda、addb、addc的不同組合來選擇，ale為地址鎖存信號(hào)，高電平有效，鎖存這三條地址輸入信號(hào)。主體部分是采用逐次逼近式的a/d轉(zhuǎn)換

42、電路，由clk控制內(nèi)部電路的工作，start為啟動(dòng)命令，高電平有效，啟動(dòng)adc0809內(nèi)部的a/d轉(zhuǎn)換，當(dāng)轉(zhuǎn)換完成，輸出信號(hào)eoc有效，oe為輸出允許信號(hào)，高電平有效，打開輸出三態(tài)緩沖器，把轉(zhuǎn)換后的結(jié)果送到dbat89c52與adc0809的連接如圖3.8所圖 3.8 adc0809與at89c52的接口電路圖工作過程：首先輸入3位地址，并使ale=1，將地址存入地址鎖存器中；此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器；start上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位；下降沿啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換，之后eoc輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行，直到a/d轉(zhuǎn)換完成，eoc變?yōu)楦唠娖?，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器。當(dāng)oe輸入高電平

43、時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。adc0809的時(shí)鐘由單片機(jī)提供，經(jīng)由ale取得，如果信號(hào)頻率過高，可采用分頻電路進(jìn)行分頻。同時(shí)，adc0809有3種工作方式：查詢方式、中斷方式和等待方式。不同的工作方式采用的硬件電路也有所區(qū)別，這里采用最簡單的等待方式來實(shí)現(xiàn)a/d轉(zhuǎn)換。3.3.5串行傳輸電路 測量儀采用了常用的rs232以及max232芯片來實(shí)現(xiàn)串行傳輸，其與單片機(jī)的接口電路如圖3.9所示：圖3.9 串口傳輸電路3.4 600v電源電路此600v電源加在發(fā)射電路中的vch端。在常用的超聲檢測系統(tǒng)中，vh電壓在數(shù)十伏至幾百伏的范圍內(nèi)。為充分激發(fā)探頭的壓電性能，采用了600

44、 v的高壓直流電源模塊。高電壓升壓電源電路:交流220v轉(zhuǎn)直流600v電源電路如圖3-10 所示：圖3.10 交流220v轉(zhuǎn)600v直流電源規(guī)格：輸入電壓= 220v±10% 50/60hz輸出電壓= 0-600vdc 0.25a開關(guān)頻率：70-100khz電壓檢測電壓等級(jí)限制fan7554數(shù)據(jù)是1.5v。3.5 5v電源電路、3.5.1 +5v電源產(chǎn)生電路此+5v電源為硬件電路圖中的各種器件提供電源電壓，如圖3-11所示，為+5v電源產(chǎn)生電路：圖3.11 5v電源產(chǎn)生電路規(guī)格：輸入電壓= 220v±10% 50/60hz輸出電壓= 0-5600vdc 0.25a開關(guān)頻率：

45、70-100khz3.5.2 -5v電源產(chǎn)生電路此-5v電源產(chǎn)生的直流偏移電壓加在緩沖檢波電路中， 其作用是調(diào)節(jié)噪聲對(duì)顯示基線的影響。如圖3-12所示，為-5v電源產(chǎn)生電路：圖3.12 -5v電源產(chǎn)生電路3.6 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的超聲波探測的軟件設(shè)計(jì)主要包括系統(tǒng)初始化、超聲波發(fā)出信號(hào)、超聲波采集、a/d轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理、串口通信?；趩纹瑱C(jī)的超聲波探測儀的系統(tǒng)流程圖如圖所示。經(jīng)過以上軟件的處理就能把基于單片機(jī)的超聲波探測儀采集到的探傷信號(hào)通過串口傳送到計(jì)算機(jī)中，利用計(jì)算機(jī)中的探傷處理軟件獲取探傷信息。第4章 labview上位機(jī)設(shè)計(jì)41程序結(jié)構(gòu)超聲波探傷系統(tǒng)是基于labview編寫，主

46、要實(shí)現(xiàn)超聲波數(shù)據(jù)的采集、處理、分析、顯示和存儲(chǔ)。超聲波信號(hào)通過基于單片機(jī)的超聲波探傷系統(tǒng)，通過串口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。在計(jì)算機(jī)中利用labview實(shí)現(xiàn)超聲波探傷的檢測。在本系統(tǒng)中為了增加軟件的操作權(quán)限，本設(shè)計(jì)還增加了用戶登錄功能，只有相應(yīng)權(quán)限的操作者使用相應(yīng)的密碼才能登錄系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作。整個(gè)系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)初始化、用戶登錄、串口通信、信號(hào)顯示、信號(hào)比較、探傷顯示和信號(hào)保存，整個(gè)系統(tǒng)的流程如圖8所示。圖 8 流程圖42程序界面超聲波探傷系統(tǒng)的界面如圖9所示，可見利用labview開發(fā)的系統(tǒng)界面具有良好的人機(jī)交互界面，非常美觀。以用labview創(chuàng)建超聲波探傷系統(tǒng)沒有使用一個(gè)代碼，所有的控件都是

47、通過拖動(dòng)的形式進(jìn)行創(chuàng)建的，這樣既能簡單方便的創(chuàng)建人機(jī)交互界面，又能降低難度。從圖9中可以直觀的看出界面主要分為信號(hào)顯示區(qū)、報(bào)警區(qū)、數(shù)據(jù)保存區(qū)和系統(tǒng)操作界面區(qū)。每一區(qū)都具有自己響應(yīng)的功能，不同區(qū)的作用在下面進(jìn)行詳細(xì)的介紹。圖 9 系統(tǒng)界面信號(hào)顯示區(qū)如圖10所示，主要是實(shí)現(xiàn)超聲波波形的顯示曲線，此外在界面還有波形的實(shí)時(shí)顯示控件，顯示實(shí)時(shí)振幅。這些數(shù)據(jù)的采集和顯示，都只是通過控件對(duì)應(yīng)的面板的變量實(shí)現(xiàn)的，并沒有通過一句代碼，所有的數(shù)據(jù)操作都是通過連線的方式進(jìn)行的。圖 10系統(tǒng)顯示探傷線束區(qū)如圖11所示，主要包括探傷位置的顯示和傷痕幅度的顯示。圖11系統(tǒng)報(bào)警數(shù)據(jù)保存區(qū)如圖12所示，主要包括保存路徑和保存

48、確定按鈕，在確定要保存數(shù)據(jù)時(shí)確定需要保存的路徑，點(diǎn)擊保存按鈕系統(tǒng)就會(huì)把采集到的數(shù)據(jù)自動(dòng)保存在txt文檔中。圖12 系統(tǒng)保存系統(tǒng)操作區(qū)如圖13所示，主要包括登錄和系統(tǒng)退出按鈕，系統(tǒng)登錄時(shí)需要選擇用戶名和輸入密碼，只有兩者正確才能進(jìn)入界面。圖13 系統(tǒng)操作45系統(tǒng)軟件超聲波探傷系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件如圖14所示，labview是圖形化的語言，他把代碼轉(zhuǎn)化為圖形化的控件函數(shù)，可以明了直觀的為編程人員提高編程環(huán)境。利用labview進(jìn)行系統(tǒng)的編程，可以簡單直觀地在程序面板中添加系統(tǒng)需要的函數(shù)，這樣可以輕松地創(chuàng)建程序結(jié)構(gòu)。超聲波探傷系統(tǒng)的程序后面板部分就是實(shí)現(xiàn)用戶界面中系統(tǒng)設(shè)置、信號(hào)顯示系統(tǒng)和系統(tǒng)按鍵的操作的控

49、制。為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)按鍵的控制，超聲波探傷系統(tǒng)的按鍵控制部分采用了事件結(jié)構(gòu)。 labview的事件結(jié)構(gòu)在一定程度上提高了cpu的效率，但是事件結(jié)構(gòu)具有三大黃金法則，時(shí)間結(jié)構(gòu)必須放在循環(huán)結(jié)構(gòu)中，事件結(jié)構(gòu)外的循環(huán)必須有單獨(dú)的結(jié)束操作，事件結(jié)構(gòu)內(nèi)不能放置循環(huán)結(jié)構(gòu)。但是本系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集功能，而數(shù)據(jù)的采集必須放置在循環(huán)結(jié)構(gòu)中。為了發(fā)揮事件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和避免在事件結(jié)構(gòu)中放置循環(huán)結(jié)構(gòu)，本論文設(shè)計(jì)的電化學(xué)測控系統(tǒng)采用了基于事件結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)者消費(fèi)者循環(huán)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的軟件框圖如圖14所示。這樣既保留了使用事件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，也能夠使用循環(huán)結(jié)構(gòu)采集數(shù)據(jù)。14 軟件框圖從圖中可以看出基于labview設(shè)計(jì)的超聲波探傷系統(tǒng)的程序框圖是圖形話的編程語言，它主要包括事件的捕捉和事件的處理。在此程序中主要是響應(yīng)登陸按鈕的事件，當(dāng)?shù)顷懓粹o按下時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)在事件結(jié)構(gòu)中捕捉