基于以太网的超声波检测仪器设计

    1．引言

    超声波检测技术是当今社会无损检测技术领域中的一种非常重要的手段和方法，己被广泛地应用于各行各业的质量监控和安全保障。结合我国目前超声波检测领域的现状，并紧跟世界超声波检测技术发展潮流的需要，大力开发和应用数字化、智能化、自动化和图像化的超声波检测仪器己经成为我们日益紧迫的任务。根据目前我国超声波检测仪器的使用情况，检测人员的技术水平和自身素质，以及经济条件和主要使用目的，作者认为现阶段的我国超声波检测仪器发展方向应该是发展与微型计算机相结合的数字化式超声波检测仪器。它既紧跟时代发展潮流，又结合我国实际情况，克服了传统超声波检测中的种种缺点，提高了检测的可靠性和检测的效率，而且又为进一步智能化、自动化和图像化的超声波检测仪器的发展打下了坚实的基础。

    2．系统的基本构成

     仪器设计，从硬件、软件上，均采取了模快化的设计方案。系统分为超声波检测模块、数据采样与处理模块、以太网通信模块三部分；软件根据控制单元的不同，主要包括单片机 MCU 的汇编语言和逻辑器件 EPLD 的 VHDL 语言两部分，并按操作功能的需要，设计为子程序式的各功能菜单块。在常用的脉冲反射式的检测中，探头是兼作发射和接收换能器使用的，一般均采用测量来自给定反射体的脉冲反射信号幅度与各频率分量之间的关系来表征频率响应。频率响应，是指在恒定声压和指定入射角的超声波作用下，探头输出电动势随频率变化的特性。从探头采集到的数字信号，通过多路串行通信机制(USART)传送到同一网络模块，进行 TCP/IP 打包，发送到以太网中，通过 ADSL 终端或小区宽带连接到广域网络，直接到达控制主机。

    3．超声波检测系统设计

    3.1 硬件系统设计

    设计的超声波检测仪器中，超声波的发射电路、接收电路、高频放大电路、检波电路以及电源电路、探头等基本采用原有的成熟技术。而在此基础上，用数据采集、处理模快采样模拟回波电压信号，并进行模 / 数(A/D)转换后，由单片机的CPU 进行一定的处理，再送人机对话模块的液晶显示屏(LCD)显示，或外送计算机进行存储，或进一步的数字化处理。由单片机 MCU 对电源模块、发射电路、高频放大电路、带通滤波(去除工件材料引起的声学噪声和电路元器件工作引起的电路热噪声)电路、检波电路实行全数字化的控制。取消了原来的同步电路、扫描电路、时标电路、示波器 CTR，减少了硬件电路复杂设计和电路规划，降低了信号干扰和信号失真。