基于虚拟仪器的回声探伤系统设计与实现

　　0 引 言

　　钢管是一种重要的流体传输工具，特别是在石油石化企业，其应用非常广泛，然而随着使用时间的增加，钢管内部的腐蚀和破损会加剧，为了确保安全生产，加强对钢管传输系统的损伤检测是必要的[1]。本文采用美国 NI 公司的 LabVIEW 软件，研制了一种基于虚拟仪器技术的回声探伤仪器——GWNDT-I 超声导波无损检测仪。该仪器系统具有脉冲激励信号产生，脉冲激励信号采集，采集数据分析处理等功能，并具有良好的人机交互界面。

　　本系统采用联合时频分析(JTFA)来对采集得到的脉冲信号进行降噪并提取其中的有用信息，系统在对采集得到的信号进行的分析处理中运用了缺陷波形识别法判断缺陷的类型，运用数组抽值的方法确定缺陷的精确位置。该超声导波无损检测仪可以方便，快速的检测到管道上的损伤，并对管道损伤进行精确定位，并能提取缺陷的特征，这为后期缺陷类型自动识别系统的构建奠定了基础。

　　1 系统的结构

　　GWNDT-I 超声导波无损检测仪由一台仪器箱以及配套的一个传感器线圈和一套安装在 PC上的控制分析软件组成。仪器箱内安置激励单元，滤波单元，数据采集卡，并通过箱体上的串口和 USB 接口与 PC 实现数据通信。其安装在PC 上的控制分析软件是系统的最重要组成部分，GWNDT-I 超声导波无损检测仪的功能主要依靠该控制分析软件来实现和扩展。系统的结构示意图如图 1 所示。

　　2 系统功能

　　按照该检测仪设计时的功能模块来划分，超声探伤系统软件主要分为 6 个模块 ：激励发生单元，数据采集单元，缺陷降噪单元，缺陷定位单元，缺陷特征分析单元，数据保存单元.

　　2.1激励发生单元

　　本系统中的脉冲激励发生功能是可以由用户根据实际的应用情况来设定的。用户在控制分析软件的操作界面上将激发的各个参数输入选择框中，如激发频率，脉冲个数等。然后当用户点击操作界面上的“激励”按钮运行该程序时，系统将用户设定的各个参数发送到仪器箱中的激励发生电路，该命令通过计算机上的串口发送到仪器箱中。激励发生电路在接到指令后使发射传感器在钢管中产生一个脉冲弹性导波。

　　图 2 所示为指令串口发送部分的程序。本系统中使用 VISA 实现串口通信[2]。在程序中首先用“VISA 配置串口”函数将用户指定的串口按预定设置初始化，用户可以在前面板操作界面上选择框内选择系统搜索到的串口。然后程序清空指定的 I/O缓冲区，将用户设置好的各个激发参数连接成激励发生电路(下位机)可以识别的字符串结构并传递给“VISA 写入”函数，“VISA 写入”函数将字符串指令发送给激励发生电路。等参数指令发送完后系统即关闭 VISA，释放资源。