工控机管理的数字式多通道超声波探伤系统

　　现场超声波自动化探伤是单向、单程的,一般不允许往复检验。因此需要有一次通过的检验准确率。另外真正的自动化探伤需解决探伤灵敏度自动设定和报警闸门自动设置这两大技术问题,以保证客观准确性和高效率。特别是在检测通道数较多的情况下,人工调节每一通道的探伤灵敏度和闸门位置,不仅费时而且还要产生人为误差。自动化探伤是连续动态过程,因此还需解决动态灵敏度波动的闭环跟踪自动增益补偿和闸门自动跟踪问题。

　　针对以上问题,我们研制了8×n(n=1,2,3,…,8)通道数字式超声波探伤系统,较好地解决了这些问题。这项技术是基于①回波波高的高速采样保持和A/D转换。②将衰减量、抑制电平、报警电平、闸门位置及宽度等的手动旋钮调节改为微机键盘调节和工控机监控管理。③对回波声程实时计时和存储。④精心编制探伤操作程序和缺陷判断报警程序。另外,模拟型到数字型的转变还消除了模拟量特有的漂移现象,且以软件代替硬件,使系统体积缩小、功耗降低,而稳定性和可靠性则进一步提高。

　　1　系统构成

　　整个系统由主频为166MHz CPU组成的工控机(IPC)作为上位机,以80C196MC单片机芯片为主构成的四块专用板卡及通用的开关量I/O板卡组成下位机,统一控制管理8×n超声系统及显示箱,其中显示箱是为显示模拟波形而设(见图1)。采用上、下位机结构,确保IPC主机有充裕的时间去完成系统控制,执行探伤操作和缺陷判断报警程序及图象处理等主要工作,而大量的数据采集、中间处理和实时控制等繁忙事务交由下位机去完成,这样既有利于提高系统探伤速度,也为开发用户应用软件留出充足的时间余量。

　　系统程序流程:系统上电运行探伤操作程序→IPC机送下位机初始数据→中断响应进入单通道缺陷判断报警程序→IPC机读取底波峰值电压VB、缺陷波峰值电压VF、底波距发射的时间tB和缺陷波距发射的时间tF信号及一组高速采样数据→分析计算处理数据→符合缺陷判断条件报警→显示器上画出高速采样波形→调整后的闸门和衰减量等参数存储,待下一循环送出→送出下一通道的闸门和衰减量等参数→返回探伤操作程序,并等待响应下一次中断。

　　2　系统主要组成部分

　　2.1　IPC主机

　　由主频166MHz的Intel Pentium处理器组成的IPC主机,设置系统探伤初始数据方便、直观,内含功能丰富的用户应用软件。其中自动探伤程序实现增益及闸门自动设置、增益闭环自动控制和闸门实时跟踪;另外还有缺陷判断报警程序,执行针对不同被检对象编制的缺陷判断程序,从而大大提高抗干扰和免误报能力。IPC主机与下位机实时通讯并控制8×n超声系统和显示箱的显示切换。IPC主机还完成回波波形的图象处理及显示。