Hz?20KHz。通過激勵(lì)脈沖電壓的加載,使換能器的超磁致伸縮材料或壓電晶體產(chǎn)生形變,從而激發(fā)聲波。
[0126]激勵(lì)模塊主要的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)低電壓脈沖到高電壓脈沖的轉(zhuǎn)換,給換能器提供足夠的激發(fā)聲波能量。要求體積小、工作時(shí)間長,能夠適應(yīng)野外作業(yè)環(huán)境。常用聲波電壓在100V以上,多數(shù)在400V?600V左右,而此激勵(lì)模塊由供電單元提供+12V直流電壓,利用高頻DC-DC轉(zhuǎn)換器將恒定的12V直流轉(zhuǎn)變?yōu)?000V高頻脈沖。在線性范圍內(nèi),激勵(lì)脈沖電壓越高,輻射能量越強(qiáng),檢測靈敏度就越高。
[0127]聲波接收傳感器采用的是Q9BNC信號(hào)接頭的聲波壓電換能器,頻率范圍為500Hz?10MHz。負(fù)責(zé)接收由聲波發(fā)射傳感器發(fā)射并經(jīng)被測物體反射回的聲波信號(hào)。
[0128]參數(shù)調(diào)節(jié)及采集模塊主要包括程控放大電路、程控濾波電路和整形電路。
[0129]程控放大電路利用3個(gè)運(yùn)算放大器來實(shí)現(xiàn),每個(gè)運(yùn)算放大器放大10倍,由主控制器模塊的6根信號(hào)線來控制放大倍數(shù),實(shí)現(xiàn)每個(gè)運(yùn)算放大器的8級(jí)信號(hào)放大,最大放大倍數(shù)為1000倍。
[0130]程控濾波電路由低通濾波電路和高通濾波電路組成,由主控制器模塊控制濾波器電路的選通,濾波上邊帶最大為500KHz,下邊帶最大為5KHz。
[0131]整形電路主要由參考電壓電路和電壓抬升電路組成,參考電壓電路為A/D轉(zhuǎn)換器提供2.5V參考電壓,通過電壓抬升電路將信號(hào)抬升到正電壓,信號(hào)經(jīng)過穩(wěn)壓電路后,輸入到主控制器模塊的單輸入A/D采樣接口。
[0132]主控制器模塊包括主控制器內(nèi)嵌的A/D轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器等和外圍電路。
[0133]主控制器模塊采用的是ARM內(nèi)核32位高性能微控制器,其內(nèi)嵌的12位單輸入A/D轉(zhuǎn)換器是逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器,多達(dá)18個(gè)通道,各通道的A/D轉(zhuǎn)換可以單次、連續(xù)、掃描或間斷模式執(zhí)行,轉(zhuǎn)換結(jié)果可以左對(duì)齊或右對(duì)齊方式存儲(chǔ)在16位數(shù)據(jù)寄存器中。采樣間隔可以通過時(shí)鐘分頻進(jìn)行設(shè)置,采樣率最高可達(dá)1MHz。
[0134]主控制器模塊的程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、寄存器和輸入輸出端口被組織在同一個(gè)4GB的線性地址空間內(nèi)。數(shù)據(jù)字節(jié)以小端格式存放在存儲(chǔ)器中。一個(gè)字里的最低地址字節(jié)被認(rèn)為是該字的最低有效字節(jié),而最高地址字節(jié)是最高有效字節(jié)。可訪問的存儲(chǔ)器空間被分成8個(gè)主要塊,每個(gè)塊為512MB。存儲(chǔ)器容量為64KB,并帶有256KB可變靜態(tài)存儲(chǔ)器,保證了數(shù)據(jù)有足夠的存儲(chǔ)量和數(shù)據(jù)處理空間。
[0135]該裝置還可以進(jìn)一步包括狀態(tài)顯示模塊303,從而指示用戶目前進(jìn)行檢測的狀態(tài),使得檢測過程更加可控。該狀態(tài)顯示模塊也可以與其它模塊集成設(shè)置。
[0136]具體的,狀態(tài)顯示模塊303可以包含有4個(gè)指示燈及外圍電路,分別指示無線信號(hào)READY、無線連接成功LINK、數(shù)據(jù)采集WORKING、用戶監(jiān)測VIEWING。主控制器模塊讀取系統(tǒng)此時(shí)的工作狀態(tài),并控制狀態(tài)顯示模塊的相應(yīng)指示燈亮滅。
[0137]為該裝置中的各單元和模塊進(jìn)行供電的供電單元可以集成設(shè)置,也可以分開設(shè)置。
[0138]一種具體的設(shè)置方式為:
[0139]供電單元具有兩個(gè)輸入端和三個(gè)輸出端。
[0140]輸入端設(shè)有兩個(gè)電源接入口,一個(gè)為12V內(nèi)置鋰電池輸入,一個(gè)為外接12V直流電源輸入;同時(shí)12V電源輸入接到激勵(lì)模塊,給激勵(lì)模塊提供激勵(lì)電壓源;另外,在供電單元的輸入接口接有穩(wěn)壓二極管,防止電源反接造成系統(tǒng)損壞。
[0141]輸出端是將12V輸入電源經(jīng)過轉(zhuǎn)換模塊后輸出的+5V、-5V、+3.3V三種電源。+5V和-5V電源給參數(shù)調(diào)節(jié)及采集模塊供電,+3.3V電源給主控制器模塊、無線通信單元、狀態(tài)顯示模塊供電。
[0142]無線通信單元301可以包括無線通信模塊和外圍電路。無線通信模塊采用基于IEEE802.11協(xié)議的2.4GHz無線射頻模塊。無線通信模塊和主控制器模塊之間采用USART接口通信,接口之間數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)115200b/s,采用固定規(guī)則的數(shù)據(jù)幀,防止數(shù)據(jù)丟失。
[0143]無線通信模塊具有板載天線和外接天線,外接天線可接入無線模塊的SMA接口,其功率大小為Idbi以上,典型的是3dbi,隨著天線功率的增大,其通信距離和穿透障礙物的能力隨之增強(qiáng)。
[0144]無線通信單元301采用的是TCP/IP協(xié)議通信,其協(xié)議簇分為四個(gè)層次,自底向上依次為數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。數(shù)據(jù)鏈路層又稱網(wǎng)絡(luò)接口層,包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)等,網(wǎng)絡(luò)層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)在Internet中的傳輸,包括IP協(xié)議、CIMP協(xié)議等,應(yīng)用層是基于網(wǎng)絡(luò)編程的應(yīng)用程序,包括用戶控制應(yīng)用程序等,傳輸層負(fù)責(zé)端到端之間的數(shù)據(jù)通信,在傳輸過程中將數(shù)據(jù)分割成合適的數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳送,并對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn),保障數(shù)據(jù)在傳輸中的可靠性。
[0145]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種聲波無損檢測系統(tǒng),如圖6所示,包括:聲波無損檢測裝置601以及通過無線局域網(wǎng)與其連接的控制設(shè)備602,其中:
[0146]聲波無損檢測裝置601,用于通過無線局域網(wǎng)接收控制設(shè)備602發(fā)送的控制指令;根據(jù)所述控制指令進(jìn)行聲波無損檢測。
[0147]其中,聲波無損檢測裝置601包括:
[0148]無線通信單元,用于通過無線局域網(wǎng)接收控制設(shè)備602發(fā)送的控制指令;
[0149]聲波無損檢測單元,用于根據(jù)所述控制指令進(jìn)行聲波無損檢測。
[0150]下面通過一個(gè)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的聲波無損檢測方法、裝置及系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0151]在進(jìn)行聲波無損檢測時(shí),如圖7、圖8所示,聲波無損檢測裝置緊貼被測物體,由控制設(shè)備通過無線局域網(wǎng)控制。
[0152]收發(fā)一體的聲波無損檢測裝置啟動(dòng)后,創(chuàng)建無線網(wǎng)絡(luò),筆記本或平板加入其創(chuàng)建的網(wǎng)絡(luò)后,整個(gè)系統(tǒng)就建立了無線連接;筆記本或平板通過無線網(wǎng)絡(luò)對(duì)聲波無損檢測裝置進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,其中放大倍數(shù)8級(jí)倍數(shù)可調(diào),最高為1000倍,采樣率在50ΚΗζ-1ΜΗζ ;主控制器模塊無線通信單元收到設(shè)置參數(shù)后,對(duì)參數(shù)調(diào)節(jié)及采集模塊進(jìn)行相關(guān)參數(shù)配置,并返回確認(rèn)指令到控制設(shè)備,至此,聲波無損檢測裝置一切準(zhǔn)備就緒;控制設(shè)備發(fā)送采集數(shù)據(jù)指令,主控制器模塊收到指令后,發(fā)送脈沖給激勵(lì)模塊,并通過超磁聲波換能器發(fā)射特定頻率的聲波到被測物體,遇到被測物體后,返回并被聲波接收傳感器接收,通過參數(shù)調(diào)節(jié)及采集模塊后,觸發(fā)主控制器模塊的中斷服務(wù)子程序來進(jìn)行數(shù)據(jù)接收處理,并且控制狀態(tài)顯示模塊進(jìn)行指示,數(shù)據(jù)再通過無線通信單元發(fā)給控制設(shè)備進(jìn)行顯示及分析。所以筆記本或平板就能實(shí)時(shí)對(duì)被測物體進(jìn)行無線監(jiān)控。
[0153]將聲波發(fā)射傳感器與聲波接收傳感器相對(duì),用戶采集一次數(shù)據(jù),查看其波形的波包與波形前段平滑的時(shí)間差,即為聲波發(fā)射與聲波接收的同步精度。在此實(shí)施例中,時(shí)間差為lus,而主控制器模塊內(nèi)的時(shí)間差為0.89us,該差值考慮是硬件電路和傳感器引起的誤差,而該誤差較小,對(duì)檢測結(jié)果幾乎不影響,驗(yàn)證了該系統(tǒng)同步精度高,無線數(shù)據(jù)傳輸可靠。
[0154]可見,本發(fā)明實(shí)施例提供的聲波無損檢測方法、裝置及系統(tǒng)具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢:
[0155](I)采用無線傳輸,便攜輕巧,傳輸距離長,無線通信開闊距離達(dá)100m以上,不受布線條件限制;傳輸速率快,無線通信速率達(dá)150M/S,在有效傳輸距離內(nèi),數(shù)據(jù)丟包率為零,可靠性尚;
[0156](2)聲波發(fā)射裝置與檢測裝置集成一體,整個(gè)檢測系統(tǒng)體積為16cmX7cmX6cm,體積小,便于攜帶,主控制端只需采用帶有無線功能的筆記本或平板,即可遠(yuǎn)距離無線控制數(shù)據(jù)的采集和傳輸,并進(jìn)行實(shí)時(shí)分析;
[0157](3)無線連接可擴(kuò)展性強(qiáng),可接入以太網(wǎng)遠(yuǎn)程控制,具有極強(qiáng)的靈活性,且成本低;
[0158](4)系統(tǒng)放大倍數(shù)8級(jí)可調(diào),最高達(dá)1000倍,采樣率在50ΚΗζ-1ΜΗζ,實(shí)現(xiàn)寬頻帶的信號(hào)采集,采樣頻率達(dá)1MHz,高速采樣,信號(hào)還原性更好,檢測結(jié)果更精確;
[0159](5)系統(tǒng)同步精度高,穩(wěn)定性強(qiáng);
[0160](6)數(shù)據(jù)傳輸可靠,采用多重?cái)?shù)據(jù)傳輸格式,有效保障了數(shù)據(jù)的可靠性。
[0161]本發(fā)明實(shí)施例提供一種聲波無損檢測方法、裝置及系統(tǒng),通過無線局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)聲波無損檢測配置數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的傳輸,從而避免了進(jìn)行有線傳輸時(shí)的線路布置,提高了聲波無損檢測的檢測效率。
[0162]本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白,本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此,本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且,本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤存