成沖突就可以相互組合。
[0045]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中基于FPGA控制的數(shù)據(jù)采集方法的流程示意圖，由圖可知，本實(shí)用新型的基于FPGA控制的數(shù)據(jù)采集方法，主要包括以下步驟:
[0046]S1:上位機(jī)通過(guò)USB接口將命令下傳給FPGA芯片，存入FPGA芯片的命令存儲(chǔ)模塊中，所述命令存儲(chǔ)模塊譬如采用雙端口RAM實(shí)現(xiàn)。命令包括動(dòng)作命令與參數(shù)命令，其中，所述參數(shù)命令包括采樣深度、采樣時(shí)間、激勵(lì)信號(hào)的頻率、激勵(lì)信號(hào)的相位、激勵(lì)信號(hào)的幅值以及激勵(lì)信號(hào)的周期個(gè)數(shù)。所述動(dòng)作命令包括開始采集以及停止采集。
[0047]S2: FPGA芯片中的命令解析模塊解析命令存儲(chǔ)模塊中的所述命令，根據(jù)命令解析結(jié)果判斷是電磁超聲檢測(cè)還是漏磁檢測(cè)，
[0048]若是電磁超聲檢測(cè)，則將命令解析結(jié)果傳給脈沖發(fā)生模塊、電磁超聲信號(hào)緩存模塊和2-1MUX模塊，所述脈沖發(fā)生模塊、電磁超聲信號(hào)緩存模塊和2-1MUX模塊均設(shè)置在所述FPGA芯片中。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，電磁超聲信號(hào)緩存模塊采用SRAM或者SDRAM實(shí)現(xiàn)。接著進(jìn)入步驟S3;
[0049]若是漏磁檢測(cè)，則將命令解析結(jié)果傳給漏磁信號(hào)緩存模塊和所述2-1MUX模塊。所述漏磁信號(hào)緩存模塊設(shè)置在所述FPGA芯片中，漏磁信號(hào)緩存模塊采用異步FIFO實(shí)現(xiàn)，異步FIFO實(shí)現(xiàn)慢寫快讀，讀、寫互不影響。接著進(jìn)入步驟S4;
[0050]S3:所述2-1MUX模塊選通A輸入，所述脈沖發(fā)生模塊根據(jù)步驟S2中接收到的命令解析結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)的激勵(lì)信號(hào)，所述激勵(lì)信號(hào)用于在待檢測(cè)對(duì)象中激發(fā)出電磁超聲波進(jìn)而進(jìn)行電磁超聲檢測(cè)，
[0051]在產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)的同時(shí)開始進(jìn)行采集攜帶有待檢測(cè)對(duì)象缺陷信息的電磁超聲信號(hào)，具體為，所述FPGA芯片接收到的攜帶有待檢測(cè)對(duì)象缺陷信息的電磁超聲信號(hào)被寫入所述電磁超聲信號(hào)緩存模塊，
[0052]當(dāng)一次采樣結(jié)束時(shí)，從所述電磁超聲信號(hào)緩存模塊中讀出被緩存的攜帶有待檢測(cè)對(duì)象缺陷信息的電磁超聲信號(hào)，然后經(jīng)所述2-1MUX模塊傳輸給所述USB接口，再上傳到所述上位機(jī)中顯示與保存，
[0053]等下一次采樣開始，重復(fù)本步驟，直到所述FPGA芯片接收到來(lái)自所述上位機(jī)發(fā)出的停止命令，停止電磁超聲檢測(cè)；
[0054]S4:所述2-1MUX模塊選通B輸入，所述FPGA芯片接收到的漏磁采集信號(hào)被寫入所述漏磁信號(hào)緩存模塊，
[0055]到達(dá)設(shè)定的采樣深度時(shí)，從所述漏磁信號(hào)緩存模塊讀出緩存的漏磁采集信號(hào)，經(jīng)所述2-1MUX模塊傳輸至所述USB接口，再上傳至所述上位機(jī)中顯示與保存，
[0056]從所述漏磁信號(hào)緩存模塊中讀取漏磁采集信號(hào)的同時(shí)，新的漏磁采集數(shù)據(jù)仍在不停地被寫入所述漏磁信號(hào)緩存模塊中，直到所述FPGA芯片接收到來(lái)自所述上位機(jī)的停止指令，停止漏磁檢測(cè)。
[0057]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中基于FPGA控制的數(shù)據(jù)采集方法的原理示意圖，其中，實(shí)線箭頭代表控制信號(hào)，空心箭頭代表數(shù)字信號(hào)。由圖可知，F(xiàn)PGA芯片中包括脈沖發(fā)生模塊、2-1MUX模塊、電磁超聲信號(hào)緩存模塊、漏磁信號(hào)緩存模塊、命令解析模塊以及命令存儲(chǔ)模塊。上位機(jī)的作用是下傳命令和存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)。USB接口的作用是負(fù)責(zé)命令的下傳、電磁超聲數(shù)據(jù)的上傳與漏磁數(shù)據(jù)的上傳。2-1MUX模塊的作用是當(dāng)為電磁超聲檢測(cè)時(shí)，將電磁超聲信號(hào)緩存模塊與USB接口相連，而當(dāng)是漏磁檢測(cè)時(shí)，則將漏磁信號(hào)緩存模塊與USB接口相連。命令存儲(chǔ)模塊的作用是緩存來(lái)自上位機(jī)的命令。命令解析模塊的作用是對(duì)來(lái)自上位機(jī)的命令進(jìn)行解析，并把命令解析結(jié)果傳遞給相應(yīng)模塊。漏磁信號(hào)緩存模塊的作用是將進(jìn)入FPGA芯片的漏磁采集信號(hào)暫時(shí)存儲(chǔ)起來(lái)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的采樣深度時(shí)，再一起傳輸給USB接口上傳到上位機(jī)中。電磁超聲信號(hào)緩存模塊的作用是將進(jìn)入FPGA芯片的電磁超聲采樣信號(hào)暫時(shí)存儲(chǔ)起來(lái)，當(dāng)一次采樣結(jié)束，傳輸給USB接口上傳至上位機(jī)中。脈沖發(fā)生模塊的作用是根據(jù)命令解析結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖激勵(lì)信號(hào)。
[0058]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中基于FPGA控制的數(shù)據(jù)采集裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可知，基于FPGA控制的數(shù)據(jù)采集裝置主要包括上位機(jī)、USB接口、FPGA芯片、D/A模塊、電流放大模塊、電磁超聲信號(hào)調(diào)理模塊、高速A/D模塊、漏磁信號(hào)調(diào)理模塊、低速A/D模塊、電磁超聲激勵(lì)探頭、電磁超聲接收探頭以及漏磁探頭。
[0059]其中，所述FPGA芯片包括電磁超聲信號(hào)緩存模塊、漏磁信號(hào)緩存模塊以及脈沖發(fā)生模塊。所述上位機(jī)通過(guò)所述USB接口與所述FPGA芯片進(jìn)行電連接，以下傳命令和上傳數(shù)據(jù)。所述D/A模塊的輸入端與所述脈沖發(fā)生模塊的輸出端相連，以將脈沖數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出。所述電流放大模塊的輸入端與所述D/A模塊的輸出端相連，以將所述D/A模塊轉(zhuǎn)換得到的模擬信號(hào)由伏級(jí)放大至千伏級(jí)，再加載到所述電磁超聲激勵(lì)探頭上，在待檢測(cè)對(duì)象中產(chǎn)生電磁超聲波。所述電磁超聲信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端與所述電磁超聲接收探頭的輸出端相連，以對(duì)所述電磁超聲接收探頭上產(chǎn)生的攜帶有待檢測(cè)對(duì)象缺陷信息的感應(yīng)電壓進(jìn)行調(diào)理。該電磁超聲信號(hào)調(diào)理模塊具有增益放大、帶通濾波等功能。所述高速A/D模塊的輸入端與所述電磁超聲信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端相連，以將所述電磁超聲信號(hào)調(diào)理模塊調(diào)理后的感應(yīng)電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。所述電磁超聲信號(hào)緩存模塊的輸入端與所述高速A/D模塊的輸出端相連，以暫時(shí)存儲(chǔ)所述高速A/D模塊轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)。所述漏磁信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端與所述漏磁探頭的輸出端相連，以對(duì)所述漏磁探頭的輸出電壓進(jìn)行調(diào)理。該漏磁信號(hào)調(diào)理模塊具有增益調(diào)節(jié)、多通道選擇等功能。所述低速A/D模塊的輸入端與所述漏磁信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端相連，以將所述漏磁信號(hào)調(diào)理模塊調(diào)理后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，所述漏磁信號(hào)緩存模塊的輸入端與所述低速A/D模塊的輸出端相連，以暫時(shí)存儲(chǔ)所述低速A/D模塊轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)。
[0060]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述高速A/D模塊的AD模擬輸入范圍為-5V?+5V，能接受雙極性信號(hào)輸入。所述低速A/D模塊的AD模擬輸入范圍為OV?+5V，能接受單極性信號(hào)輸入。
[0061]本實(shí)用新型中，電磁超聲接收探頭上的感應(yīng)電壓經(jīng)過(guò)電磁超聲信號(hào)調(diào)理模塊處理后，由高速A/D單元轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)就是電磁超聲采集信號(hào)，該電磁超聲采集信號(hào)被傳輸至FPGA芯片中進(jìn)行緩存和上傳。電磁超聲信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)磁超聲采集信號(hào)進(jìn)行增益放大和帶通濾波。漏磁信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)漏磁探頭的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，包括增益調(diào)節(jié)和多通道選擇，調(diào)理后的信號(hào)被傳輸至所述低速A/D單元，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的信號(hào)就是漏磁采集信號(hào)，該信號(hào)送給所述FPGA芯片，進(jìn)行緩存和上傳。
[0062]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于FPGA控制的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，其用于進(jìn)行鋼管的無(wú)損檢測(cè)，其包括上位機(jī)、USB接口、FPGA芯片、D/A模塊、電流放大模塊、電磁超聲信號(hào)調(diào)理模塊、高速A/D模塊、漏磁信號(hào)調(diào)理模塊、低速A/D模塊、電磁超聲激勵(lì)探頭、電磁超聲接收探頭以及漏磁探頭，其中， 所述FPGA芯片包括電磁超聲信號(hào)緩存模塊、漏磁信號(hào)緩存模塊以及脈沖發(fā)生模塊，所述上位機(jī)通過(guò)所述USB接口與所述FPGA芯片進(jìn)行電連接，以下傳命令和上傳數(shù)據(jù)，所述D/A模塊的輸入端與所述脈沖發(fā)生模塊的輸出端相連，以將脈沖數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出， 所述電流放大模塊的輸入端與所述D/A模塊的輸出端相連，以將所述D/A模塊轉(zhuǎn)換得到的模擬信號(hào)由伏級(jí)放大至千伏級(jí)，再加載到所述電磁超聲激勵(lì)探頭上，在待檢測(cè)對(duì)象中產(chǎn)生電磁超聲波， 所述電磁超聲信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端與所述電磁超聲接收探頭的輸出端相連，以對(duì)所述電磁超聲接收探頭上產(chǎn)生的攜帶有待檢測(cè)對(duì)象缺陷信息的感應(yīng)電壓進(jìn)行調(diào)理， 所述高速A/D模塊的輸入端與所述電磁超聲信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端相連，以將所述電磁超聲信號(hào)調(diào)理模塊調(diào)理后的感應(yīng)電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)， 所述電磁超聲信號(hào)緩存模塊的輸入端與所述高速A/D模塊的輸出端相連，以暫時(shí)存儲(chǔ)所述高速A/D模塊轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)， 所述漏磁信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端與所述漏磁探頭的輸出端相連，以對(duì)所述漏磁探頭的輸出電壓進(jìn)行調(diào)理， 所述低速A/D模塊的輸入端與所述漏磁信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端相連，以將所述漏磁信號(hào)調(diào)理模塊調(diào)理后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)， 所述漏磁信號(hào)緩存模塊的輸入端與所述低速A/D模塊的輸出端相連，以暫時(shí)存儲(chǔ)所述低速A/D模塊轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)。2.如權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA控制的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述高速A/D模塊的AD模擬輸入范圍為-5V?+5V，能接受雙極性信號(hào)輸入。3.如權(quán)利要求2所述的一種基于FPGA控制的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述低速A/D模塊的AD模擬輸入范圍為OV?+5V，能接受單極性信號(hào)輸入。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于FPGA控制的數(shù)據(jù)采集裝置。其包括上位機(jī)、USB接口、FPGA芯片、D/A模塊、電流放大模塊、電磁超聲信號(hào)調(diào)理模塊、高速A/D模塊、漏磁信號(hào)調(diào)理模塊、低速A/D模塊、電磁超聲激勵(lì)探頭、電磁超聲接收探頭以及漏磁探頭，其中，F(xiàn)PGA芯片包括電磁超聲信號(hào)緩存模塊、漏磁信號(hào)緩存模塊以及脈沖發(fā)生模塊。上位機(jī)通過(guò)所述USB接口與所述FPGA芯片進(jìn)行電連接，以下傳命令和上傳數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型成功實(shí)現(xiàn)將漏磁與電磁超聲兩種檢測(cè)結(jié)合在一起，以FPGA芯片控制，通過(guò)USB接口連接上位機(jī)，使結(jié)構(gòu)緊湊，有利于裝置的小型化。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號(hào)】CN205281179
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521100071
【發(fā)明人】武新軍, 丁秀莉, 趙昆明
【申請(qǐng)人】華中科技大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2015年12月24日