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科研成果

多通道超声波探伤检测系统简介

时间:2014-09-12 11:58??阅读:
多通道超声波探伤系统
     ZXUS-SCAN多通道超声波探伤系统是一种高性能高速超声波多通道集成探伤系统,其设计满足多种超声波自动化检测应用及超声波成像检测应用的广泛需要。针对工业用户,采用高密模块模式安装在工业机架内,保证可靠性,且易于维护。所有的设计工作,包括模拟和数字电路设计,印刷电路板布置,可编程芯片设计和人机接口、系统应用软件,具有自主的知识产权。
 
     ZXUS-SCAN多通道超声波探伤系统采用多通道运行优化设计,能在不降低单通道性能的前提下系统支持多个通道(堆叠模式)。如:所有通道都能以最大重复频率10KHz 运行而不相互干扰。不仅每个通道都有复杂回波分析和数据处理的能力,而且采用了许多自动功能,如带有自动标定和故障诊断的系统应用程序,以降低学习使用的难度。人机界面的系统平台采用与工业计算机兼容的MS Windows 操作系统,此模式下的系统应用程序使控制更直观更易理解。具体的系统实现可根据客户需求定制。

A.适用范围
 
本系统可广泛应用于金属或有色金属材料的管棒材(如:无缝钢管、螺旋焊管、直焊管、不锈钢管、有色金属管、石油套管/钻管/杆、钢棒、铜棒、铝棒),板材,坯料,锻铸件等自动化超声波缺陷、厚度检测。
多通道超声波检测系统应用

B.功能特点
  • 权限管理,对系统可操作功能进行划分,用以增加检测的可靠性和真实性,简化操作,减少认为干扰和误操作。
  • 调校功能,把超声波设备参数设置为检测工艺要求的值,在校验过程中实时显示且可以存储到模板。
  • 特殊设计的调校模式,可以在被测部件或检测运动机构高速动作下,实时的检测并显示出一般方式难以发现的人工缺陷的响应回波并进行报警及记录处理,方便对标样及系统的校准。
  • 根据自动扫查算法在扫查过程中准确的捕获伤波并且自动分析缺陷状态及定位,并且能实现伤波自动跟踪功能,同时实时直观的形成和显示出扫查报警图像,然后自动保存扫查图像和坐标数据。
  • 宽范围的程控检测重复频率,能满足各种扫查速度下的缺陷检测准确率和覆盖率。
  • 自动扫查过程中可以选择实时显示所有或部分动态回波,提高观察和监视能力,且可切换自动跟踪,相关判伤报警,等自适应处理功能。
  • 系统报警闸门可以设置多种报警状态和方式,而且提供灵活的报警补偿设置,可以强化检测的灵敏度和准确性,及效率和自适应性。
  • 可实现DAC/TCG时基控制补偿处理,准确的缺陷捕捉和灵敏度确定(动态补偿不同厚度产生的差异)。
  • 可选择图像处理和分析模块,根据在实时扫查过程中存储的图像和坐标数据,详细分析工件扫查图像,更精确的确定、显示和判别缺陷性质、大小、部位。
  • 缺陷数据库管理和打印功能,能对扫查记录进行管理、分析、打印,能自动生成扫查报表及统计报表。
  • 应用系统和机电系统无缝集成,且可以通过人机界面方面调节设置。
  • 系统具有滤波及多种抗干扰功能,可以抑止工业现场的各种噪声和干扰,提高检测扫查的可靠性。

C.系统结构
 
超声波处理模块

      ZXUS-SCAN多通道超声波探伤系统的主要部分是超声波发射/接收信号处理电路模块。是一种多层印刷电路板带有工业气密插接头,使用最新高密度表面安装技术使精密的超声发射/接收等模拟电路,数字信号处理、控制等数字电路部件集成安装在印刷电路板上。信号处理器的主要部件是由FPGA (现场可编程门阵列电路)芯片。所有的脉冲发生、放大器增益控制、门限信号处理等都由本芯片直接控制。
 
     电路的设计关键是低噪声、高线性、大动态范围和频率带宽,以保证进行超声回波信号的完整分析。这需要专业、精准的系统设计技术和高标准的表面安装技术,线性放大器能够满足高分辨率TVG (时间变化增益)的响应要求。在FPGA 的控制下,放大器能够在110dB 的全范围内进行调节,使得在一个宽的不同的应用范围内进行精确控制,包括用于消除因不同的钢件厚度回波产生衰减差异的增益补偿。
 
    人机接口可协助操作人员自动将增益变化的位置与门限的位置对应。如可进行3 步增益调节分别对应于界面、内部、外部缺陷检测门的位置。可以用来检测缺陷又可用来测厚。这种选择可直接在主操作应用程序上完成。
 
现场控制模块

     每一个ZXUS-SCAN多通道超声波探伤系统都能和相应的自动机械装置的机电控制进行接口,其所有和超声波处理器交互的工业自动功能均依赖现场控制板提供。与超声波板采用同步的逻辑处理技术,但其设计根据典型的自动超声检测系统的需要包含了范围广泛的传感器等信号处理和控制,这些包括:距离编码器,PLC输入输出等等。
 
系统机架

      ZXUS-SCAN多通道超声波探伤系统采用工业标准的控制计算机机架。采用PCI模式完成高速数据接口的功能。形成每个超声波通道与处理器之间的连接。所有通道的设置和检测结果数据都通过数字接口实时地进行传输。连接设备和主计算机的接口是标准的PCI接口,其数据传输能力大于80MB/s,解决了高性能多通道系统数据传输的“瓶颈”问题。
 
应用软件

       所有的应用程序都基于MS Visual C++编写,C++是一种完整的编译语言程序,对给定的计算机速度而言其能提供最佳性能。应用程序采用基于面向对象的模块化方法设计编写。这就使得本应用程序与大多数的windows 操作环境兼容。尽管所有基于PC 的程序都通过这种方式进行编写,但对处理实时超声波信号必须的高速处理程序是基于不同的技术。在超声波电路模块,现场控制板或PC 接口板上的FPGA 芯片都有程序来定义其功能。这些程序都由VHDL (超高速集成电路硬件编程语言)编写的。这些大的可编程装置上的应用其与逻辑设计非常紧密。使用这种类型的处理元件对系统的好处是可达到高可靠的实时性能水平。在传统的计算机处理环境下多个程序共享一个CPU 资源,然而在FPGA 世界里在芯片内的所有程序都能以最大速度并行运行。根据FPGA 芯片内可获得的处理速度,其运行速度远远超过传统Pentinm 处理器。
       通过优化设计的接口技术使得这些程序能精确、稳定可靠的协同运行,使整个系统设备完美的执行检测任务。
 

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