基于FPGA的八通道超声探伤系统设计

作者：时间：2013-10-18来源：网络收藏

3．2 缺陷回波峰值包络的存储技术
峰值包络是指一定时间内，缺陷回波的峰值所形成的包络。峰值包络用来估计缺陷的状况。记录峰值包络可以让探伤人员对缺陷大小做详细和准确的计算。针对八通道超声探伤系统通道多、数据量大的情况，采用了FPGA来对峰值包络进行实时记录存储。
具体工作流程如下：在报警状态下，分别将回波信号存储器和报警数据存储器相同地址处的存储值取出比较，如果前者大于后者，那么用回波信号存储器的数据写入报警数据存储器对应地址处，用新的数据刷新旧的数据。否则保持原来的存储值不变。如此往复循环，将新来的每一帧回波信号与报警数据存储器中存储的峰值包络进行比较，直到报警结束就可以得到整个报警期间所有缺陷回波的峰值包络。图6为缺陷峰值包络存储框图。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/189499.htm

3．3 八通道实时数据传输
本系统中，FPGA同时处理八通道波形数据，将要显示的通道的实时数据传送入FIFO中。ARM系统需要从FIFO中读入波形数据并进行实时的波形显示，这对系统的实时性要求非常高。为了向应用程序及时高效地传递实时数据，我们采用了Linux的异步通知机制，该机制结合了应用层的信号机制与驱动层的中断机制，从而实现了应用层对设备的异步操作。
以重复频率50 Hz为例，FPGA每隔20 ms发送一个中断信号给ARM，ARM模块接收到中断后，在中断处理程序中读取FIFO数据，并向应用程序发送SIGIO信号。应用程序接收到信号后，产生一个Qt事件，并将其挂入到Qt事件队列中等待响应。实际运行表明，系统能够稳定地传输和实时显示波形，该方案是可行的。

4 实验结果
在超声波探伤过程中，通过将波形峰值与一条特定标准的曲线进行比较，用户便可以确定材料内部有无缺陷和缺陷大小以及位置的情况。常用的曲线包括AVG曲线和DAC曲线。

直探头情况下，通常使用AVG曲线。AVG曲线一般由设备自行测出。对于不同的孔径，可以通过测量得出不同的孔径曲线。本文所研发的八通道仪器可以同时测出8条AVG曲线，如图7所示。图中可以看到同时显示的八条AVG曲线，同时显示了第二通道的回波包络波形。

5 结束语
文中提出了一种嵌入式八通道超声波探伤仪系统的设计方案。一方面，系统完全采用数字化设计，利用FPGA丰富的资源，提高系统处理并行数据的能力，完成了系统核心功能的实现。另一方面，嵌入式ARM后处理子系统以其丰富的外部接口，大大提高了硬件的集成度，同时，Linux操作系统和QT／Embedded集成开发环境，方便今后软件系统的维护、更新和升级。系统运行和测试表明，该方案切实可行，能够满足八通道探伤系统的要求，具有广阔的应用前景。