基于FPGA的八通道超聲探傷系統設計
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3．2 缺陷回波峰值包絡(luò )的存儲技術(shù)
峰值包絡(luò )是指一定時(shí)間內，缺陷回波的峰值所形成的包絡(luò )。峰值包絡(luò )用來(lái)估計缺陷的狀況。記錄峰值包絡(luò )可以讓探傷人員對缺陷大小做詳細和準確的計算。針對八通道超聲探傷系統通道多、數據量大的情況，采用了FPGA來(lái)對峰值包絡(luò )進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄存儲。
具體工作流程如下：在報警狀態(tài)下，分別將回波信號存儲器和報警數據存儲器相同地址處的存儲值取出比較，如果前者大于后者，那么用回波信號存儲器的數據寫(xiě)入報警數據存儲器對應地址處，用新的數據刷新舊的數據。否則保持原來(lái)的存儲值不變。如此往復循環(huán)，將新來(lái)的每一幀回波信號與報警數據存儲器中存儲的峰值包絡(luò )進(jìn)行比較，直到報警結束就可以得到整個(gè)報警期間所有缺陷回波的峰值包絡(luò )。圖6為缺陷峰值包絡(luò )存儲框圖。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/189499.htm
3．3 八通道實(shí)時(shí)數據傳輸
本系統中，FPGA同時(shí)處理八通道波形數據，將要顯示的通道的實(shí)時(shí)數據傳送入FIFO中。ARM系統需要從FIFO中讀入波形數據并進(jìn)行實(shí)時(shí)的波形顯示，這對系統的實(shí)時(shí)性要求非常高。為了向應用程序及時(shí)高效地傳遞實(shí)時(shí)數據，我們采用了Linux的異步通知機制，該機制結合了應用層的信號機制與驅動(dòng)層的中斷機制，從而實(shí)現了應用層對設備的異步操作。
以重復頻率50 Hz為例，FPGA每隔20 ms發(fā)送一個(gè)中斷信號給ARM，ARM模塊接收到中斷后，在中斷處理程序中讀取FIFO數據，并向應用程序發(fā)送SIGIO信號。應用程序接收到信號后，產(chǎn)生一個(gè)Qt事件，并將其掛入到Qt事件隊列中等待響應。實(shí)際運行表明，系統能夠穩定地傳輸和實(shí)時(shí)顯示波形，該方案是可行的。
4 實(shí)驗結果
在超聲波探傷過(guò)程中，通過(guò)將波形峰值與一條特定標準的曲線(xiàn)進(jìn)行比較，用戶(hù)便可以確定材料內部有無(wú)缺陷和缺陷大小以及位置的情況。常用的曲線(xiàn)包括AVG曲線(xiàn)和DAC曲線(xiàn)。
直探頭情況下，通常使用AVG曲線(xiàn)。AVG曲線(xiàn)一般由設備自行測出。對于不同的孔徑，可以通過(guò)測量得出不同的孔徑曲線(xiàn)。本文所研發(fā)的八通道儀器可以同時(shí)測出8條AVG曲線(xiàn)，如圖7所示。圖中可以看到同時(shí)顯示的八條AVG曲線(xiàn)，同時(shí)顯示了第二通道的回波包絡(luò )波形。
5 結束語(yǔ)
文中提出了一種嵌入式八通道超聲波探傷儀系統的設計方案。一方面，系統完全采用數字化設計，利用FPGA豐富的資源，提高系統處理并行數據的能力，完成了系統核心功能的實(shí)現。另一方面，嵌入式ARM后處理子系統以其豐富的外部接口，大大提高了硬件的集成度，同時(shí)，Linux操作系統和QT／Embedded集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，方便今后軟件系統的維護、更新和升級。系統運行和測試表明，該方案切實(shí)可行，能夠滿(mǎn)足八通道探傷系統的要求，具有廣闊的應用前景。
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