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千兆以太网在多通道超声探伤仪高速接口中的应用

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    0 引言

    自动化超声波检测系统通常包括超声波探伤仪器(一般均采用多通道以提高检测效率)、机械传动机构、记录装置三大基本部分,本文就其中的超声探伤仪部分的高速通信接口技术进行研究。

    1 整机架构图与功能分析

    根据实际应用需求,本系统采用 8 通道检测单元,系统架构见图 1。

    整机系统由五个功能模块组成:

    1.1 超声探头:为了更加全面的对被

    检工件进行监测,需要从多个角度观察,采用多角度的探头组合,包括 45 度、63 度、70 度斜探头各 2 个,0 度双晶 1个。

    1.2 收发模块

    ①发射采用非谐振式电路,平衡穿透力与分辨力;

    ②接收电路采用预放、滤波、主放大这样一个流程;

    ③采用低噪声高增益放大器件, 增益调节范围可达114dB;

    ④硬件滤波电路,频带范围有 0.5—20m、1—6m、3—25m三种可选;

    1.3 数字信号处理与收发控制模块

    ①负责接收 ADC 送过来的射频数字信号流,经检波、抽取,然后经网络接口送给 PC 模块;

    ②根据需要,可以实现全波、+/-半波检波;

    ③不同的探测深度,固定的屏幕显示分辨率;

    ④为了避免缺陷漏判,考虑峰值保持,如此压缩过程就是一个非均匀的处理;

    1.4 PC 模块;

    1.5 电源模块。

    2 千兆以太网的嵌入式解决方案概述

    2.1 千兆以太网简介

    以太网技术是当今应用广泛的网络技术,千兆以太网技术继承了以往以太网技术的许多优点,同时又具有诸多新特性,例如传输介质包括光纤和铜缆,使用 8B/10B 的编解码方案,采用载波扩展和分组突发技术等。 正是因为具有良好的继承性和许多优秀的新特性,千兆以太网已经成为目前局域网的主流解决方案[1]

    2.2 整体设计方案

    一个完整的以太网系统结构是包括用户应用程序(Ap-plication)、以太网通信协议栈 (TCP/IP Stack)、以太网控制器(Ethernet LAN Controller)和以太网网络(Ethernet)四个部分[2],该以太网控制器的总体结构设计框图如图 2 所示,整个系统分为 MAC 模块、主机接口模块和管理数据输入输出模块。 其中 MAC 模块主要执行在全双工模式下的流量控制,MAC 模块实现发送和接收功能。 管理数据输入输出模块提供了标准的 IEEE 802.3 介质独立接口,可用于连接以太网的链路层和物理层。 主机接口则提供以太网控制器与上层协议(如 TCP/IP 协议 )之间的接口用于数据的发送 、接收以及对控制器内各种寄存器的设置。

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