基于虚拟仪器的声发射信号处理平台

0　引言

    计算机技术和现代信号处理方法的迅速发展,推动了声发射检测技术的发展,一个方面是实现了多通道实时采集和存储声发射波形信号,使得开发以波形分析为基础的新一代声发射检测仪器成为可能;另一个方面是采用先进的信号处理方法分析声发射信号可以更多地获取声发射源信息,能够提高声发射检测的精度和准确度。

    目前我国在数字声发射检测仪及相应的声发射信号处理软件包方面的研究水平与国外先进水平存在不小的差距^[1],如果不加强这方面的研究与开发工作,国外的产品将有可能完全垄断中国市场。

    针对以上论述,结合计算机技术、数字信号处理技术的发展,本文的研究目的在于设计一种以虚拟仪器为开发平台,声发射技术为检测手段,建立一个基于虚拟仪器的声发射信号处理平台。对声发射信号进行分析与处理是目前获取声发射源信息的唯一的有效途径,因此集成化的信号处理平台是声发射检测技术工程应用的重要组成部分,研制一个集成化的声发射信号处理平台,可以为声发射技术的工程应用提供强大的分析工具。

1　系统硬件结构

1.1　传感器

    本系统采用的是美国物理声发射公司的型号为WDI集成传感器,它具有高灵敏度和长电缆驱动能力,无需单独设置前置放大器,免除了单独前置放大器,电缆和脆弱的连接器,大大改善了恶劣环境中工作的可靠性和显著减少了设置时间,可以把传感器永久性地安装在压力容器和管道上连续监视。

1.2　采集系统硬件结构

    本系统所采用的是美国物理声发射公司的PCI-2两通道数据采集卡。PCI-2是PAC公司最新研制适用于大学等高端声发射研究用的高性能/低价位声发射卡(系统)。该系统具有18位A/D, 3KHz-3MHz频率范围。

2　系统软件设计

2.1　动态链接库技术

    动态链接库(DLL:Dynamic link library)是基于windows程序设计的一个非常重要的组成部分。本系统使用的是美国PAC公司的PCI-2两通道的数据采集卡进行数据采集,与Lab-VIEW没有兼容的驱动程序,因此数据采集卡与LabVIEW的连接是通过DLL库接口和CIN节点来完成的。

2.2　系统软件功能模块设计

    在本虚拟仪器软件设计中,系统既可以在采样结束后,马上就进行结果分析,也可以事后打开文件再进行分析,但不论实时还是事后分析,系统都会将采样数据以波形显示出来,对一个波形文件,既可以提取声发射参数,也可以进行频谱分析和小波分析,最后将结果显示出来,该虚拟仪器软件的功能模块设计框图如图1所示。

2.2.1　界面模块

    虚拟仪器没有常规仪器的控制面板,而是在计算机屏幕上用软件建立图形化的软面板来代替常规的仪器控制面板。仪器软面板是用户用来操作仪器,与仪器进行通信,输入参数设置,输出结果显示的用户接口。