基于虚拟仪器技术的超声数据采集系统设计

　　1前言

　　超声波检测作为重要的无损检测手段之一应用于广阔的领域，检测设备的性能直接影响被测部件的安全运行期和使用寿命的正确判定。传统的超声探伤系统主要由超声波探伤仪来完成对回波信号的收集和分析工作，探伤仪示波屏上的回波信号提供了确定有关材料内部缺陷和性能的丰富信息，但不能对回波信号中的这些信息做进一步、更精确的量化分析和处理。本文构建的超声探伤虚拟仪器系统利用高速数据采集卡和M公司(NatioulInstru-mentscorp.)ubvIEw软件平台，完成对超声信号的实时采集和处理，并实现多种功能，提高检测的可靠性和准确性。同时，采用模块化的软、硬件结构，可以经数据采集系统移植应用到多种场合。

　　2系统结构和工作原理

　　本文构建的基于虚拟仪器超声检测系统如图1所示，主要由传感器、超声波发射电路、接收放大电路、数据采集卡和信号分析环节等组成。调理后的回波信号通过RV03050数字示波器采集到计算机，然后借助于LabVIEW强大的分析处理功能，来完成各种分析工作。该超声探伤系统与传统系统相比能更加准确地反映缺陷的性质和状态，而且整个系统可以集成为便携式的智能检测仪器。系统中超声发射电路用于产生加在超声探头上的高压脉冲，接收到的脉冲超声被转换成微弱声信号，再经接收放大器放大，由数据采集卡里的A/D转换器变成数字信号，送入计算机进行运算处理，并在显示器上实时或冻结显示回波脉冲。本文构建的仪器系统在承袭常规超声波探伤仪的基本模式和基本功能的基础上，具有数字存储和运算功能，实现了探伤过程中自动判伤、自动读出和显示缺陷的位置与当量值、存储并打印输出探伤报告。不仅解决了超声探伤可记录的问题，而且减少了人为误差，提供了探伤结果的可信性。

　　3虚拟仪器及其数据采集硬件结构

　　虚拟仪器(Virtual Instruments)技术就是在通用计算机环境中，依托功能强大的处理单元和高速的数据总线，利用各种软件平台，在屏幕上构建与真实仪器类似的可视化软面板，通过软面板上的虚拟控制件控制底层硬件，用功能强大的软件来完成信号的采集、(实时或事后)分析、显示和存储，并给出检测结果。

　　数据采集(DAQ ; Data Acquisition)是虚拟仪器设计的基础。虚拟仪器数据采集系统的硬件平台有两部分组成:(1)计算机。一般为PC机或者工作站，它是硬件平台的核心;(2)I/O接口设备。主要完成被测输人信号的采集、放大、模数转换。可根据实际情况采用不同的I/O接口硬件，如数据采集卡( DAQ) , GPIB总线仪器、VXI总线仪器模块、串口仪器等。本文设计的数据采集系统采用的PC一DAQ结构如图2所示[[3J。数据采集系统的基本任务是物理信号的产生和测量，要使计算机系统能够测量物理信号，首先要使用传感器把物理信号转换成电压或者电流之类的电信号，通常不能把被测信号直接连接到DAQ卡，而必须使用信号调理辅助电路，先将信号进行一定的预处理。从传感器变换来的电信号经调理电路变换后通过数据采集卡输人到计算机。