PCI-9820高速数据采集卡在材料超声检测系统中的应用

　　随着新材料在工业领域的不断应用和工业产品种类、产量的不断增加,采用无损检测技术对产品和材料进行质量监控的需求也越来越大。超声检测是五大常规无损检测技术之一,在产品质量监控中,起着举足轻重的作用。

　　超声检测一般采用超声检测系统,利用频率为0·5~30MHz的短脉冲波激励超声波探头,发出一定频带的超声波,经过与试件进行相互作用,对反射、透射或散射的超声波进行记录、分析、研究等工作,可对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征,并进而对其特定应用性进行评价。因而超声检测对于设备的依赖性很大。超声检测系统一般包括探伤仪、机械扫描器、运动控制、数据采集、数据成像等部分。目前国外进口超声检测设备造价高,订货周期长,在一定程度上限制了超声检测的应用。国内也相继出现了数字化超声检测系统,并已成为超声检测的发展方向之一。但这些数字化超声检测系统受高速A/D数据采集和数据传输的限制,只能停留在低频段超声信号处理上。

　　目前随着高速A/D数据采集技术的发展,使得突破材料超声检测系统中的超声信号高速、高精度采集关键技术,满足客户对于超声检测系统检验精度、速度等的要求成为可能。本工作经过研究和实验,采用高速A/D数据采集卡,开发了具备高速A,B,C扫描等功能的新型高速数字超声检测系统。

　　1　高速A/D数据采集模块

　　高速A/D数据采集模块是数字超声检测系统的重要组成部分,负责将超声信号转换为数字化波形,传递给系统进行数据处理和图像显示等[1,2]。先把超声波形数字化以提取回波的整体信息,采用高速A/D数据采集模块和大容量的高速存储器来采集和存储回波的全部信息,除能提供缺陷的幅度、位置等信息,还可以显示、冻结、存储和回放已存储的回波波形,为后期数字信号处理奠定了良好的基础。高速A/D数据采集模块需要根据超声检测系统设计的检测能力决定以下技术指标:1·采样频率;2·采样精度;3·采样深度;4·触发方式;5·采集方式;6·数据传输率。

　　采样频率根据超声波信号的频带范围和奈奎斯特(Nyquist)采样定理确定,采样频率越高,采集的数字信号还原后越接近真实,但数据量也越大。一般的超C++在Windows XP下的编程应用。

　　声信号频率低于30MHz,由奈奎斯特采样定理可知,当采样频率大于信号频率的两倍以上时,信号才有可能被不失真地还原,因此本研究在高速数字超声检测系统中采用120MHz的采样频率,即满足了采样定理,充分利用了硬件的性能,使得采集数据量在合适的范围,不影响数字超声检测系统的正常运行。采样精度根据实际需要,在超声信号电压范围内进行选择,常见的有1,3,4,8,10,12,14位(16384级)等,与采集卡硬件相关,也受限制于采集系统的数据传输能力。