基于ADSP-BF531的电涡流探伤系统设计

摘要：电涡流检测技术具有测量精度高、无污染等优点，适用于对金属微裂纹的检测。文章设计了一款电涡流探伤系统，能够进行高速采样和连续显示，当检测到被测物体具有微裂纹时，能够进行声光报警。它是基于ADSP-BF531处理器本身的高速接口，利用高速模数转换器进行采样，并且结合同步动态随机存取存储器(SDRAM)和TFT-LCD将检测结果清晰连续地显示出来。本系统结构简单、采样速度快、体积小，具有广泛的实用价值。
关键词：电涡流；ADSP-BF531；SDRAM；高速采样

0 引言
随着现代物理学、材料学、微电子学和计算机技术的发展，无损检测技术也迅猛发展起来。无损检测技术广泛地应用于材料、航空航天、机械、核工业等方面，几乎遍及各个生产、加工及质检部门。常用的无损检测技术包括超声检测、涡流检测、射线检测、磁粉检测及渗透检测。相比涡流检测技术，超声波和射线检测需要加耦合剂，而且显示不直观；磁粉检测污染环境，操作复杂；渗透法需要清洗试件，不易实现自动化等。涡流检测是近年来发展较快的一种无损检测技术， 它是以电磁感应为基础的检测技术，对表面开口裂纹很灵敏，在表面涂层、潮湿和水底等恶劣环境下也能开展检测工作，具有结构简单、灵敏度高、频率响应特性好以及测试电路简单等优点， 特别适用于钢铁焊缝的疲劳裂纹和焊接时产生的表面应力裂纹的检测。本文设计了一种电涡流探伤系统，它前端通过涡流传感器采集数据，后端采用ADSP-BF5 31作为数据处理单元，然后通过TFT-LCD进行显示，并发出报警信号。

1 电涡流探伤系统总体方案
电涡流探伤系统主要由数据采集单元、数据处理单元、数据存储单元、显示单元和报警单元组成，如图1所示。系统工作时，由涡流传感器采集数据，经过模数转换传送给ADSP-BF531数字信号处理器进行数据处理，将数据存储到同步动态随机存储器(SDRAM)中，并且控制TFT-LCD进行数据显示和曲线绘制。如果检测到被测物体存在裂纹，ADSP-BF531会进行声光指示报警。

2 硬件电路设计
2．1 数字信号处理器ADSP-BF531
ADSP-BF531是ADI公司的一款Blackfin数字信号处理器，最大时钟频率高达400MHz，有2个16位MAC，2个40位ALU，4个8位视频ALU，以及1个40位移位器。并有高达148kbytes片内存储器，和两个双通道存储器DMA控制器；系统外设包含一个UART口，一个SPI口，两个串行口(SPO RTs)，四个通用时钟定时器(三个有PWM功能)，一个实时时钟，一个看门狗时钟定时器， 以及一个并行外设接口。RISC式寄存器和指令模型，编程简单，编译环境友好，先进的调试、跟踪和性能监视。
电涡流探伤系统需要高速采样，ADSP-BF531处理器提供2个双通道同步串行端口(SPORT0和SPORT1)来完成串行和处理器的通信工作，SPOR T口正好可以与所选用的AD转换器的高速串行口进行无缝连接，从而提高采样速度。ADSP-BF531具有一个并行外设接口(PPI)，PPI包括一个专用时钟引脚，多达3个帧同步引脚和多达16个数据引脚。输入时钟支持fSCLK／2MHz的并行数据传输率，同步信号可以被配置为输入或输出。 PPI支持各种通用模式和ITU-R656模式操作。PPI接口可以直接驱动TFT-LCD而无需再加额外的TFT-LCD驱动芯片，从而简化了电路设计，降低成本。除此之外，ADSB-BF531处理器片内还有一个独立的存储器DMA通道，专用于在处理器的不同存储空间，包括外部的SDRAM和异步存储器，进行数据传输。多条片内总线能以133MHz的速度运行，提供了足够的带宽以保证处理器内核能够跟得上片内和片外外设。本系统的数据采集单元采集的数据需要先存入SDRAM中，然后再将数据取出显示出来，这样才能满足连续显示的要求。