基于A(yíng)DSP-BF531的電渦流探傷系統設計

摘要：電渦流檢測技術(shù)具有測量精度高、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，適用于對金屬微裂紋的檢測。文章設計了一款電渦流探傷系統，能夠進(jìn)行高速采樣和連續顯示，當檢測到被測物體具有微裂紋時(shí)，能夠進(jìn)行聲光報警。它是基于ADSP-BF531處理器本身的高速接口，利用高速模數轉換器進(jìn)行采樣，并且結合同步動(dòng)態(tài)隨機存取存儲器(SDRAM)和TFT-LCD將檢測結果清晰連續地顯示出來(lái)。本系統結構簡(jiǎn)單、采樣速度快、體積小，具有廣泛的實(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：電渦流；ADSP-BF531；SDRAM；高速采樣

0 引言
隨著(zhù)現代物理學(xué)、材料學(xué)、微電子學(xué)和計算機技術(shù)的發(fā)展，無(wú)損檢測技術(shù)也迅猛發(fā)展起來(lái)。無(wú)損檢測技術(shù)廣泛地應用于材料、航空航天、機械、核工業(yè)等方面，幾乎遍及各個(gè)生產(chǎn)、加工及質(zhì)檢部門(mén)。常用的無(wú)損檢測技術(shù)包括超聲檢測、渦流檢測、射線(xiàn)檢測、磁粉檢測及滲透檢測。相比渦流檢測技術(shù)，超聲波和射線(xiàn)檢測需要加耦合劑，而且顯示不直觀(guān)；磁粉檢測污染環(huán)境，操作復雜；滲透法需要清洗試件，不易實(shí)現自動(dòng)化等。渦流檢測是近年來(lái)發(fā)展較快的一種無(wú)損檢測技術(shù)， 它是以電磁感應為基礎的檢測技術(shù)，對表面開(kāi)口裂紋很靈敏，在表面涂層、潮濕和水底等惡劣環(huán)境下也能開(kāi)展檢測工作，具有結構簡(jiǎn)單、靈敏度高、頻率響應特性好以及測試電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)， 特別適用于鋼鐵焊縫的疲勞裂紋和焊接時(shí)產(chǎn)生的表面應力裂紋的檢測。本文設計了一種電渦流探傷系統，它前端通過(guò)渦流傳感器采集數據，后端采用ADSP-BF5 31作為數據處理單元，然后通過(guò)TFT-LCD進(jìn)行顯示，并發(fā)出報警信號。

1 電渦流探傷系統總體方案
電渦流探傷系統主要由數據采集單元、數據處理單元、數據存儲單元、顯示單元和報警單元組成，如圖1所示。系統工作時(shí)，由渦流傳感器采集數據，經(jīng)過(guò)模數轉換傳送給ADSP-BF531數字信號處理器進(jìn)行數據處理，將數據存儲到同步動(dòng)態(tài)隨機存儲器(SDRAM)中，并且控制TFT-LCD進(jìn)行數據顯示和曲線(xiàn)繪制。如果檢測到被測物體存在裂紋，ADSP-BF531會(huì )進(jìn)行聲光指示報警。

2 硬件電路設計
2．1 數字信號處理器ADSP-BF531
ADSP-BF531是ADI公司的一款Blackfin數字信號處理器，最大時(shí)鐘頻率高達400MHz，有2個(gè)16位MAC，2個(gè)40位ALU，4個(gè)8位視頻ALU，以及1個(gè)40位移位器。并有高達148kbytes片內存儲器，和兩個(gè)雙通道存儲器DMA控制器；系統外設包含一個(gè)UART口，一個(gè)SPI口，兩個(gè)串行口(SPO RTs)，四個(gè)通用時(shí)鐘定時(shí)器(三個(gè)有PWM功能)，一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘，一個(gè)看門(mén)狗時(shí)鐘定時(shí)器， 以及一個(gè)并行外設接口。RISC式寄存器和指令模型，編程簡(jiǎn)單，編譯環(huán)境友好，先進(jìn)的調試、跟蹤和性能監視。
電渦流探傷系統需要高速采樣，ADSP-BF531處理器提供2個(gè)雙通道同步串行端口(SPORT0和SPORT1)來(lái)完成串行和處理器的通信工作，SPOR T口正好可以與所選用的AD轉換器的高速串行口進(jìn)行無(wú)縫連接，從而提高采樣速度。ADSP-BF531具有一個(gè)并行外設接口(PPI)，PPI包括一個(gè)專(zhuān)用時(shí)鐘引腳，多達3個(gè)幀同步引腳和多達16個(gè)數據引腳。輸入時(shí)鐘支持fSCLK／2MHz的并行數據傳輸率，同步信號可以被配置為輸入或輸出。 PPI支持各種通用模式和ITU-R656模式操作。PPI接口可以直接驅動(dòng)TFT-LCD而無(wú)需再加額外的TFT-LCD驅動(dòng)芯片，從而簡(jiǎn)化了電路設計，降低成本。除此之外，ADSB-BF531處理器片內還有一個(gè)獨立的存儲器DMA通道，專(zhuān)用于在處理器的不同存儲空間，包括外部的SDRAM和異步存儲器，進(jìn)行數據傳輸。多條片內總線(xiàn)能以133MHz的速度運行，提供了足夠的帶寬以保證處理器內核能夠跟得上片內和片外外設。本系統的數據采集單元采集的數據需要先存入SDRAM中，然后再將數據取出顯示出來(lái)，這樣才能滿(mǎn)足連續顯示的要求。