基于虚拟示波器的电磁超声测厚软件开发

　　1　电磁超声测厚系统结构

　　图1为电磁超声测厚装置的系统框图,采用脉冲回波法,由测厚软件控制HS805虚拟示波器中的任意波形发生器(AWG)产生激励脉冲串,经功率放大后接入EMAT测厚探头,通过洛伦茨效应或磁致伸缩效应在导体或磁性材料中激发超声波,通过接收脉冲回波信号获取待测试件的厚度信息,EMAT测厚探头接收信号是激发的逆过程,接收信号经HS805虚拟示波器中的数据采集模块进行A/D转换后接入计算机,由测厚软件的信号处理模块进行厚度计算和显示。

　　应用HS805虚拟示波器,在脉冲串激励模块可产生信号频率达10MHz的激励脉冲串,且脉冲周期个数可调,激励脉冲串重复频率可达1kHz;在信号采集模块,最高1GHz的采样频率和32M采样点数的缓存空间能很好地适应电磁超声测厚的需要,可满足测厚软件实时处理的要求。

　　2　软件结构与实现

　　电磁超声测厚软件主要分脉冲串激励模块,信号采集模块和数据处理与显示模块三部分。脉冲串激励模块和数据采集模块通过调用开发文档中的DLL动态链接库,实现对HS805虚拟示波器的控制,完成激励脉冲信号的产生与脉冲回波信号的获取,数据处理与显示模块则是对采集到的原始数据进行滤波和检波处理,根据脉冲回波的时间间隔与超声声速,得到待测试件的厚度信息。

　　2.1　脉冲串激励模块

　　根据电磁超声测厚要求,为保证激励能量,信号激励模块要产生脉冲串形式的激励信号,为满足要求,HS805的任意波形发生器模块需选择正确的工作模式,由于DDS(直接数字频率合成)模式只能产生连续波形,无法满足电磁超声一发一收的断续模式的工作要求,故选择Linear(线性)模式。

　　脉冲串激励模块程序流程如图2所示,在Linear(线性)模式下,程序按照用户设定的脉冲串信号参数,求得任意波形发生器的各个参数,如信号幅值、直流偏移、采样频率等,而后指定缓存区大小,并填充缓存区;脉冲信号输出时,发生器以计算求得的采样频率连续输出缓存区的全部内容,缓存区的大小由脉冲串的重复频率决定;为使激励出的脉冲串被功率放大器放大,还应在脉冲串前添加应答脉冲使功率放大器开始工作。

　　2.2　信号采集模块

　　由于测厚方法采用脉冲回波式,其回波信号的采集并不是连续的过程,而是在每次触发后采集一定长度的数据,此处将脉冲串激励信号接入采集触发通道;触发模式和触发门限等参数根据脉冲串激励信号而定。

　　信息采集模块程序流程如图3所示,模块初始化时设定好触发模式、触发门限、采样频率和采样点数等相关参数,采集开始后程序不断查询触发信号是否达到触发条件,不满足触发条件时处理采样数据,满足触发条件时采集数据,如此不断循环,直至用户选择停止采集。