专利名称：一种探伤系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种探伤系统，尤其涉及一种可兼容相控4笨伤与非相控 探伤的工业自动化实时探伤系统。
背景技术：
目前，工业自动化探伤系统中大量使用非相控探伤系统，例如具有单晶
/双晶探头的非相控探伤系统，但在某些特殊场合也需要使用相控阵^:头来 完成复杂的探伤任务。但是，目前的探伤系统往往是专用于非相控探伤的或 者专用于相控探伤的，并不存在可兼容两种探伤模式的探伤系统。
而且，目前的相控阵探伤系统在工业应用领域尚处于发展阶段，其构成 相对复杂，需要设计出专用相控阵收发处理单元，并在上位机设定下完成特 定的探伤任务。由于现有相控阵探伤系统的结构复杂，数据处理量庞大，无 法满足高速采集和实时处理的需求。
因此，有必要提出 一种可兼容两种探伤模式的实时探伤系统。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提出 一种探伤系统，可以根据需要方便 地实现相控探伤或者非相控探伤，且具有更高的数据处理速度，能够实现实 时探伤的需求。
本实用新型提出一种探伤系统，包含探头、发射电路、接收电路、数字
信号处理芯片、模式选择开关和上位机；所述探头为相控阵探头或者非相控 探头；所述发射电路包含复杂可编程逻辑器件和专用延时线；所述接收电路 包含放大器、可变增益控制电路、模拟/数字转换器、先进先出存储器，其 中放大器相连；所述发射电路中的复杂可编程逻辑器件分别与所述专用延时线
和所述数字信号处理芯片相连；所述接收电路中的放大器、模拟/数字转换 器和先进先出存储器依次相连，所述放大器还与可变增益控制电路相连；数 字信号处理芯片分别与所述接收电路中的可变增益控制电路和先进先出存 储器相连，与所述发射电路中的复杂可编程逻辑器件相连，以及通过USB 4妻口与上位才几相连。
进一步地，上述探伤系统还可具有以下特点
所述专用延时线具有多路输出通道；
所述探头为一个相控阵探头或者若千个非相控探头；所述相控阵探头包 含多个用以发射检测信号和接收回波信号的阵子单元；所述非相控探头包含 一个用以发射^^测信号的晶体和一个用以接收回波信号的晶体，或者仅包含 一个用以发射检测信号和接收回波信号的晶体；
所述探头为一个相控阵探头时，所述相控阵探头包含的多个阵子单元分 别与所述专用延时线的多路输出通道——对应相连；所述探头为若干个非相 控探头时，所述每一非相控探头中包含的用以发射检测信号的晶体与所述专 用延时线的一输出通道相连。
进一步地，上述^:伤系统还可具有以下特点
所述数字信号处理芯片具有一模式控制管脚，所述模式选择开关通过断 开或者闭合来向所述数字信号处理芯片的模式控制管脚提供不同的电压；
所述数字信号处理芯片在上电后，根据其模式控制管脚电平的高低通过 所述发射电路中的复杂可编程逻辑器件控制所述专用延时线输出相控探伤 所需的多路延时时序控制信号，或者输出多路相同的非相控探伤所需的时序 控制信号。
进一步地，上述探伤系统还可具有以下特点 所述放大器为差动输出放大器。 进一步地，上述探伤系统还可具有以下特点 所述专用延时线为可编禾呈延时线。进一步地，上述探伤系统还可具有以下特点
所述数字信号处理芯片采用不同的总线分别与所述可变增益控制电^各、 所述先进先出存储器、所迷发射电路中的复杂可编程逻辑器件以及USB接 口相连。
本实用新型提出一种探伤系统，可以根据需要方便地实现相控探伤或者 非相控探伤，充分利用DSP多总线的特点，使得数据的发送、接收、上传 可以同步进行，有效地确保了探伤系统的实时性和可靠性。
图1是本实用新型一种探伤系统的组成结构图。
具体实施方式
本实用新型提出一种探伤系统，可兼容非相控探伤和相控探伤，其基本 构思是采用一模式选择开关与可更换探头配合使用，由数字信号处理DSP 芯片根据模式选择开关所选择的探伤模式，通过发射电路向所接入的相控阵 探头提供相控探伤所需的时序控制信号；或者通过发射电路向所接入的若千 个非相控探头提供相同的非相控探伤所需的时序控制信号。
下面参考图1,该图示出了本实用新型一种探伤系统，包含探头ll、发 射电路12、接收电路13、 DSP芯片14、模式选择开关15和上位机16组成， 其中所述探头11分别与发射电路12和接收电路13相连，所述DSP芯片 14分别与发射电路12、接收电路13、模式选择开关15相连，所述DSP芯 片14还通过USB接口 17与上位机16相连。
探头ll，用以发射检测信号，以及接收回波信号。所述探头ll可以根 据需要进行更换，可以是相控阵探头，也可以是非相控探头。所述相控阵探 头一般包含多个阵子单元，例如8个，每一阵子单元均用以发射检测信号以 及接收回波信号。所述非相控探头一般包含l个或者2个晶体，例如单晶或 者双晶探头，其中，单晶探头中包含一个晶体，用以发射检测信号以及接收 回波信号，双晶探头中包含2个晶体， 一个晶体用以发射检测信号，另一个晶体用以接收回波信号。接入本实用新型探伤系统中的探头11，可以是一 个相控阵探头，也可以是若千个非相控探头。
发射电路12包含复杂可编程逻辑器件CPLD121和专用延时线122, CPLD121分别与专用延时线122和DSP芯片14相连，专用延时线122与探 头U相连，专用延时线122具有多路输出通道。在进行相控探伤时，所接 入的探头为 一相控阵探头，所述相控阵探头包含的多个阵子单元分别与所述 专用延时线122的多路输出通道——对应相连，CPLD121在从DSP芯片14 接收到发射相控检测信号的控制信号后，通过专用延时线122的多路输出通 道分别向各阵子单元输出相控探伤所需的延时时序控制信号，以控制各阵子 单元依序发送检测信号进行相控探伤。在进行非相控探伤时，所接入的探头 可以为若干个非相控探头，所述每一非相控探头包含的用以发射检测信号的 晶体与所述专用延时线的一输出通道相连，CPLD121在从DSP芯片14接收 到发射非相控检测信号的控制信号后，可以通过专用延时线122向各非相控 探头中用以发射检测信号的晶体输出相同的时序控制信号。专用延时线122 可以为可编程延时线，CPLD121通过对专用延时线122进行编程令其输出 相控探伤所需的多路延时时序控制信号，或者通过将专用延时线122设置为 0，令其输出多路相同的非相控探伤所需的时序控制信号。
接收电路13包含放大器131、可变增益控制电路132、模拟/数字转换 器133、先进先出FIFO存储器134。其中，放大器131、模拟/数字转换器 133和FIFO存储器134依次相连；放大器131还与可变增益控制电路132 相连。DSP芯片14分别与可变增益控制电路132和FIFO存储器134相连。 探头ll接收到回波信号后，发送给放大器131进行回波信号放大，经过放 大器131放大后的回波信号经模拟/数字转换器133转换为数字信号，之后 存储到FIFO存储器134中。所述放大器131可以是一差动输出放大器，其 输出放大后的回波信号经差动输入至模拟/数字转换器，以保证回波信号的 稳定性。
DSP芯片14，具有一模式控制管脚，模式选择开关15通过断开或者闭 合来向DSP芯片14的模式控制管脚提供不同的电压。DSP芯片14在上电 后，根据其模式控制管脚电平以及配置的模式控制管脚电平与探伤模式的对
7应关系信息判断探伤模式，如果为非相控探伤模式，则向所述发射电路12 中的CPLD121发送发射非相控检测信号的控制信号；如果为相控探伤模式， 则向所述发射电路12中的CPLD121发送发射相控检测信号的控制信号；从 FIFO存储器134中获取回波信号数据，对所获取的回波信号数据进行数字 滤波处理后，通过USB^妄口 17提供给上位机16;以及通过可变增益控制 电路132控制接收电路13中放大器131的增益端电压，从而控制放大器131 的放大倍数。DSP芯片14还对发射电路12和接收电路13进行时钟同步。
上位机16上加载了信号处理软件，在接收到DSP芯片14发送来的回 波信号后进行信号处理形成伤检表。
较佳地，上述DSP芯片可以采用TMS320C6416T处理芯片，可以利用 该芯片具有的64位外部存储器总线EMIFA进行数据接收、16位外部存储 器总线EMIFB控制发射电路输出多路相控探伤所需的延时时序控制信号或 者输出相同的多路非相控探伤所需的时序控制信号，以及32/16位主机接口 总线HPI进行数据上传。其中，在数据发送、接收和上传时，可以采用直接 存储工作方式EDMA。
上述探伤系统既可应用于非相控探伤，也可以应用于相控探伤。在启动 上述探伤系统进行探伤前，只根据需要将探头更换为非相控探头或者相控阵 探头，并相应地通过模式选择开关设置所需的探伤模式，以及以一USB电 缆通过USB接口将DSP芯片与上位机相连，即可以开始进行所需模式的探 伤了。而且，上迷探伤系统中采用DSP芯片的设计方案，有效利用DSP芯 片多总线的特征实现数据的发送、接收和上传的同步，有效地保证了探伤系 统的实时性和可靠性。下面以一应用实例来说明如何采用图1所示探伤系统 实现相控探伤
a，将探头更换为相控阵探头；将模式选择开关选到表示相控探伤模式 的状态；以一USB电缆通过USB接口将DSP芯片与上位机相连；
b, 确认连4妄关系正确，为该4采伤系统上电，启动该4果伤系统；
c, 在发射过程中，DSP芯片通过发射电路分别向各阵子单元输出相控 探伤所需的延时时序控制信号，控制各阵子单元依序发射检测信号进行相控 探伤；d, 在接收过程中，探头中的每个阵子单元接收回波信号，之后由放大
器对所述回波信号进行放大，再由A/D转换器转换为数字信号后存储于 FIFO存储器中，同时，DSP芯片还通过可变增益控制电路控制放大器的增 益端电压，从而控制放大器的放大倍数；
e, 在上传过程中，DSP芯片从FIFO存储器中读取回波信号数据，对所 获取的回波信号数据进行数字滤波，然后通过USB接口提供给上位机。
采用图1所示探伤系统实现非相控探伤与实现相控探伤的区别在于，需 要在上述步骤a中，将探头更换为非相控探头，例如一单晶/双晶探头，将 模式选择开关选到表示非相控探伤模式的状态；以及在步骤c中，在发射过 程中，DSP芯片通过发射电路输出多路相同的非相控探伤所需的时序控制信 号，其中 一路输出的时序控制信号可控制一接入的非相控4果头中用以发射检 测信号的晶体产生检测信号。考虑到本实用新型一种探伤系统的发射电路具 有多路输出，而非相控探头一般只包含一个用以发射检测信号的晶体，因此， 在另一实施例中，也可以接入多个非相控探头，DSP芯片控制发射电路向各 非相控探头的晶体发送相同的时序控制信号，所述多个非相控探头同时进行 非相控探伤，可以通过对由各个非相控探伤探头所接收到的回波信号形成的 伤检表进行综合分析从而可以较佳地提高非相控探伤的准确性。
当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及 其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变 和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保 护范围。
权利要求1、一种探伤系统，其特征在于，包含探头、发射电路、接收电路、数字信号处理芯片、模式选择开关和上位机；所述探头为相控阵探头或者非相控探头；所述发射电路包含复杂可编程逻辑器件和专用延时线；所述接收电路包含放大器、可变增益控制电路、模拟/数字转换器、先进先出存储器，其中所述探头分别与所述发射电路中的专用延时线以及所述接收电路中的放大器相连；所述发射电路中的复杂可编程逻辑器件分别与所述专用延时线和所述数字信号处理芯片相连；所述接收电路中的放大器、模拟/数字转换器和先进先出存储器依次相连，所述放大器还与可变增益控制电路相连；数字信号处理芯片分别与所述接收电路中的可变增益控制电路和先进先出存储器相连，与所述发射电路中的复杂可编程逻辑器件相连，以及通过USB接口与上位机相连。
2、 如权利要求1所述的探伤系统，其特征在于 所述专用延时线具有多路输出通道；所述探头为一个相控阵探头或者若干个非相控探头；所述相控阵探头包 含多个用以发射检测信号和接收回波信号的阵子单元；所述非相控探头包含 一个用以发射检测信号的晶体和一个用以接收回波信号的晶体，或者仅包含 一个用以发射检测信号和接收回波信号的晶体；所述探头为一个相控阵探头时，所述相控阵探头包含的多个阵子单元分 别与所述专用延时线的多路输出通道一一对应相连；所述^:头为若干个非相 控探头时，所述每一非相控探头中包含的用以发射检测信号的晶体与所述专 用延时线的一输出通道相连。
3、 如权利要求2所述的探伤系统，其特征在于所述数字信号处理芯片具有一模式控制管脚，所述模式选择开关通过断 开或者闭合来向所述数字信号处理芯片的模式控制管脚提供不同的电压；所述数字信号处理芯片在上电后，根据其模式控制管脚电平的高低通过所述发射电路中的复杂可编程逻辑器件控制所述专用延时线输出相控探伤 所需的多路延时时序控制信号，或者输出多路相同的非相控探伤所需的时序 控制信号。
4、 如权利要求1所述的探伤系统，其特征在于 所述放大器为差动输出^L大器。
5、 如权利要求1所述的探伤系统，其特征在于 所述专用延时线为可编程延时线。
6、 如权利要求1所述的撰:伤系统，其特征在于所述数字信号处理芯片采用不同的总线分别与所述可变增益控制电路、 所述先进先出存储器、所述发射电路中的复杂可编程逻辑器件以及USB接 口相连。
专利摘要本实用新型提出一种探伤系统，包含探头、发射电路、接收电路、数字信号处理芯片、模式选择开关和上位机，所述探头为相控阵探头或者非相控探头；利用模式选择开关动作与可更换探头配合使用，由数字信号处理芯片根据模式选择开关所选择的探伤模式，通过发射电路向所接入的相控阵探头提供相控探伤所需的时序控制信号，控制相控阵探头发射相控检测信号，或者通过发射电路向所接入的若干个非相控探头提供相同的非相控探伤所需的时序控制信号，控制非相控探头发射非相控检测信号，从而根据需要方便地实现相控探伤或者非相控探伤；另外，该探伤系统利用数字信号处理芯片多总线的特点，使得数据的发送、接收、上传同步进行，确保了探伤的实时性和可靠性。
文档编号G01N29/04GK201368860SQ20092010607
公开日2009年12月23日 申请日期2009年3月10日 优先权日2009年3月10日
发明者倪晓明, 田雨聪 申请人:北京机械工业学院