基于LabVIEW的数字超声波检测实验系统

    超声波检测是无损检测领域的一个重要手段, 是目前国内外最常用的检测方法之一。超声波是一种机械波, 波长很短, 具有能量高、方向性好、穿透力强、能在界面发生反射和折射等特点, 适用于多种检测对象, 并且操作简单、准确率高。实现一个完整的数字超声检测实验系统需要数据采集、实时分析和波形显示三大模块。目前, VisualC++经常被用来开发超声检测系统软件, 可以理想地完成这些功能, 但程序非常复杂, 且要求软件开发人员掌握一定的Windows理论知识和编程基础。

    LabVIEW是一个具有革命性的图形化开发环境, 被称为G语言 (Graphical Language)。图形化编程方式摒弃了传统软件开发方式的复杂性, 提供了友好的开发界面, 而且大量的LabVIEW子函数模块提供了强大的功能和系统灵活性。在本文设计的数字超声检测系统中, LabVIEW无缝地将数据采集、数据分析, 以及波形显示等功能集中在同一个环境中,从而实现了一个完整的实验系统, 具有良好的工作性能。

    1 系统结构

    1.1 系统总体结构

    超声波检测实验系统由Olympus 5800超声波发射接收仪、凌华PCI- 9820数据采集卡、Galil DMC1842四轴运动控制卡、扫描机械执行系统和研华610H工业控制计算机等组成, 如图1所示。

    凌华PCI- 9820数据采集卡具有14位的A/D转换分辨率,双通道, 每个通道的最高采样率为65MS/s, “乒乓”模式下可达到130MS/s。

    Galil DMC1842运动控制卡直接与610H工控机内的PCI插槽相连, 可控制4轴, 既可控制伺服电机, 也可控制步进电机, 其上8路通用输入输出 (I/O, 8/8) 。

    Olympus 5800输出超声波换能器的激励信号, 并对超声波换能器接收到的回波信号进行适当处理。

    610H工控机通过Galil DMC1842位置控制卡实现对扫描机械执行系统进行控制, 从而控制超声波换能器的运动轨迹; 通过PCI- 9820实现对超声波检测回波信号的采集; 通过相关软件实现对采集到的数据进行分析和可视化处理。

    1.2 LabVIEW的连接

    由于凌华PCI- 9820数据采集卡和Galil DMC1842运动控制卡都不是NI公司的产品, 所以不能直接支持LabVIEW软件。解决此问题的方法主要有两种: 代码接口节点 ( CIN)法和动态连接库 (DLL) 法。本系统采用了动态连接库法。LabVIEW通过动态连接库可以控制数据采集卡和运动控制卡的所有参数和属性。

    2 LabVIEW程序设计方案

    2.1 数据采集模块

    在超声波探伤过程中, 为了达到更好的检测效果, 需要对检测过程的回波信号进行实时、连续的分析和处理,以防止在检测过程中产生漏检现象。LabVIEW中的DAQ中级函数 ( Intermediate VI) 提供了缓冲采集技术, 即Lab-VIEW可以在内存中分配出一块缓冲区用来存放采集卡采得的数据。在采集卡向缓冲区存放数据的同时, LabVIEW程序读取其中已有的数据, 循环反复, 如果存放和读取的速度配合恰当, 就可以实现有限存储区的连续数据采集。