智能化便携式超声波检测仪的研制

　　1　引　　言

　　随着计算机技术和电子技术的飞速发展,传统的模拟式超声波检测仪器正向着数字化、图像化、自动化、智能化的方向迈进。在满足性能要求的前提下,同时要求仪器具有更好的抗干扰能力,强大的数据处理与存储能力,更加人性化、小型化,便于检验人员操作和携带。基于这些方面的考虑,作者将主要借助于MCU、EPLD的控制开发一个智能化的便携式超声波　　检测仪器。

　　2　超声波检测仪的基本构成

　　硬件主要包括探头、超声波检测模块和数据采样与处理模块三部分,其硬件结构如图1所示。

　　2.1　超声检测模块

　　超声波检测模块主要由电源电路,发射电路,接收、程控放大电路,滤波、检波电路等几部分构成。

　　2.1.1　电源电路[1]

　　电源电路受EPLD控制,分时响应待机工作状态和短暂的检测工作状态,极大地降低了仪器功耗。

　　图1　仪器硬件结构图

　　2.1.2　发射电路

　　发射电路接收由单片机MCU控制EPLD提供的低压可调脉宽的高频脉冲信号(FJ),产生高压的窄脉冲激励信号,激励探头产生高频声波。

　　2.1.3　接收、程控放大(增益)电路

　　程控高频放大电路设计采用了两级级联的放大方式,通过MCU来实现动态控制增益放大。放大范围0～100dB。如图2所示。

　　2.1.4　滤波、检波电路

　　滤波、检波电路对信号放大过程中引入的噪声进行控制。设计了可程控的三组带通滤波电路:0.5～2.5MHz、2.5～6MHz和6～10MHz。可控的检波与不检波电路切换,满足了针对检波显示和不检波显示的不同需要。

　2.2　数据采样与处理模块

　　数据采样与处理模块主要由A/D转换电路,E-PLD逻辑控制电路,单片机MCU管理电路,数据存储电路等几部分组成。

　　2.2.1　A/D转换电路[2]

　　采用Analog公司的AD9058JD芯片,设计工作频率为40MHz。

　　2.2.2　EPLD逻辑控制电路[3]

　　EPLD器件采用Altera公司的EPM7128SLC84-6芯片,工作时钟频率设计为40MHz。其主要功能有:将处理的有效键码送给MCU;接受MCU的控制,提供仪器工作所需的各种控制驱动信号等。

　　2.2.3　单片机MCU管理电路

　　采用Intel公司的AT89S52芯片,MCS-51内核,工作时钟频率为24MHz。其主要功能有:

　　(1)监控超声波检测时的发射、接收、程控放大增益、滤波、检波等功能,控制EPLD的相关运行操作功能;

　　(2)控制液晶模块实现回波信息的图形显示,工作界面的人机交互功能等。

　　3　系统软件设计