基于S3C2440微处理器的工业超声探伤仪设计

        超声探伤仪广泛应用在航空航天、石油化工、冶金造船等行业，用于检测金属或非金属内部缺陷以及分析材质，是无损检测领域重要的检测仪器之一。

　　超声探伤时，应用得最多的是A型显示，如图1所示。在A型显示中，横坐标代表被测物的深度，纵坐标代表回波信号的幅度。

　　目前国内生产的数字式超声探伤仪仍主要以单片机为核心，单片机固有的性能瓶颈制约了仪器的性能指标和功能扩展，与国外先进水平相比，国产产品技术水平仍有较大的差距。

　　本文介绍的新型嵌人式数字超声探伤仪以32位RISCCPUs3c2440为控制中心，以高性能FPGASPartan3为信号采集及处理核心，并辅以功能强大的Limix操作系统和MiniGul图形库，实现了一款性能卓越、功能丰富的新型嵌人式超声探伤仪。

　　设计思想与总体方案

　　本设计中的嵌入式探伤仪由两部分组成，一部分是模拟信号前端，包括超声发射接收电路及电源电路;另一部分是数字信号采集处理及控制后端，简称超声主控计算机，也是本文主要介绍的部分。系统硬件的总体框图如图2所示。

　　系统中选用图，超声探伤脉冲反射法A型显示示意图S3CZ科0处理器，内嵌ARM920T核。本设计应用了这款芯片的诸多特点:高达203MHz的主频;内部集成LCD控制器(STN&TFr);3路异步串行通信接口;内置看门狗定时电路及实时时钟(RTe);内部集成两路USBhost和一路uSBdevice;对嵌人式Linux良好的支持等。

　　MiniGUI则是一个基于Linux、面向嵌人式系统的轻量级图形用户界面支持系统。它包含全部功能的库文件大小为300比左右，可以根据开发的需要自行进行配置和编译，特别适合作为嵌人式Limix系统的图形平台。

　　在超高速数据采集方面，本系统中选用的SPartan一3结构与Virtex-11类似，1.2V内核，其在超高速数据采集和信号处理方面有着明显的优势。

　　在仪器性能方面，为了保证数字超声探伤仪o.olmm的检测精度和O一6000mm可变探测范围，在FPGA中主要进行如下数字信号处理:

　　.60MHz硬件采样速率通过四次移相时钟处理，实现等效240MHz高采样率

　　.数字滤波，程控带通FIR滤波器保证对0.SMHz一巧MHz回波信号的良好数字滤波

　　·数字检波，包括正向、负向、双向及RF检波

　　智能提取(提取点动态分配算法以保证显示波形的水平线性)

　　·实时探伤报警(硬件报警闸门)

　　在仪器功能方面，充分利用ARM+Linux嵌人式系统的优势，扩展网络、USB等丰富接口，使得仪器可以实现PC机端Windows下的上位机软件和探伤仪上的LCD同步实时显示，随时下载探伤参数和上传探伤数据与图片，并使机器能连接U盘、移动硬盘、USB打印机等诸多设备。