专利名称：自动步进式超声a/d变换控制器的制作方法
技术领域：
自动步进式超声A／D变换控制器，适用于采用A型超声波检测方式，对被测材料内部缺陷回波信号进行高速A／D变换的超声探伤领域。
在超声波检测工作中，用电脑分析处理由A型超声波检测方式获得的被测材料内部缺陷信息，需对探伤仪的缺陷回波信号进行高速A／D变换。在现有的A／D变换技术中，美国专利4470304使用了高速超声数字缓冲器／控制器，它是以硬件形式进行高速实时的在线裂纹数字信号处理。其缺点是系统体积庞大，成本昂贵。英国专利GB2140561则是采用高速实时A／D变换器和硬件实现的16位乘法器，同样该装置成本较高。中国专利87216986.3虽然避免使用价格昂贵的高速A／D变换器或乘法器，但缺点是控制过程繁琐，步进过程不能脱离主机而占用其大量的时间。
本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种新型的、无需高速A／D变换器和乘法器、步进过程由硬件装置自动实现而无需电脑主机干与的超声波探伤系统。本实用新型具有大大缩短A／D变换过程中主机服务时间、控制简单、价格低廉等优点。
本实用新型提供的超声波探伤系统由A／D变换器1、超声换能器2、键盘与显示器3、打印机4、超声波探伤仪5、电脑主机与通讯接口6、分频器7、取样始点控制器8、步进控制器9和晶体振荡器10组成。其特征在于自动步进式超声A／D变换控制器是由分频器7、取样始点控制器8、步进控制器9和晶体振荡器10四部分组成。晶体振荡器10由晶体和反相器等组成，其输出时钟∮的频率为F，并将∮同时输出给分频器7、取样始点控制器8和步进控制器9，以协调三者同步工作；分频器7将∮分频处理后输出给探伤仪5，作为探伤仪5的自身主控脉冲。探伤仪5再经内部分频处理后，输出一信号触发脉冲，至取样始点控制器8；取样始点控制器8由一可予置计数器及输出展宽电路组成，它根据所需的取样起始时刻予置一时间常数，在探伤仪5输出的信号触发脉冲基准沿的启动下，对∮进行计数延时。当计数达到予定值时，输出状态翻转，启动步进控制器9工作；步进控制器9由一N进制计数器及输出展宽电路组成。N进制计数器的N值由下式决定N＝ (F)/(f) ±M ( (F)/(f) 为整数)式中F——晶体振荡器10输出∮的频率(HZ)f——探伤仪与相应信号通道的触发脉冲重复频率(HZ)M—— 一合适的正整数。
若取M＝1，则当N＝F／f＋1(或N＝F／f－1)时，步进控制器9按每个触发脉冲周期递增(或减)一个∮周期值的步进(或步退)规律，启动A／D变换器工作。从而实现取样率为F的A／D变换。适当改变M值，即可降低取样率。
附
图1为本实用新型的结构框图。
附图2为实施电路图。
下面结合实施例进一步说明。
为了实现对探伤仪超声信号进行取样率为4MHZ的A／D变换，电脑主机通过异行通讯口PIO和可编程序间隔定时器8253－PIT控制该系统。PIOB口工作于输入方式，A口工作于位控方式，PIT的计数器(0)和(2)工作于方式3，计数器(1)工作于方式0。PIOB口与A／D转换器AD570的数字量输出口相连，用于主机读入量化结果。PIOA口的PA1、PA7输入、PAO输出。PA7与AD570的DR端(Pin17)相连，用于接收AD570的转换，完成中断请求而准备读取量化结果。PIT的计数器(0)、(1)、(2)依次作为分频器7、取样始点控制器8和步进控制器9使用。晶体振荡器10由谐振频率为4MHZ的晶体及74LSO4反相器等组成，其输出4MHZ的时钟∮并同时送入三个计数器的时钟输入端Pin9、Pin15和Pin18。计数器(0)将∮作2000分频后，从输出端Pin10输出一个2000HZ的方波。探伤仪从A端接收此方波作为自身的主控时钟，并从B端输出一重复频率为500HZ的信号触发脉冲，同时将超声信号波形经C端、取样保持及前置放大部分送入AD570的模拟量输入端Pin13。通过PA0与PA1的配合，可以检测探伤仪的超声信号触发脉冲，并控制74LS74D触发器的输出状态，保证计数器(1)能在予定的时刻(相对于触发信号的基准沿)开始延时计数，直到输出状态翻转－启动计数器(2)开始工作。计数器(1)的时间常数由所需的取样始点时刻而定。计数器(2)的时间取为8001(＝ (4×106)/500 ＋1＝8000＋1)，只要计数器(1)的输出(Pin13)翻为高电平，计数器(2)即可对∮计数，其输出(Pin17)将按每个信号触发周期递增0.25us的规律触发取样与A／D变换器工作，由此达到取样率为4MHZ的A／D变换控制目的。
权利要求1.适用于超声探伤的自动步进式超声A/D变换控制器，其特征在于自动步进式超声A/D变换控制器是由分频器7、取样始点控制器8、步进控制器9和晶体振荡器10四部分组成，晶体振荡器10由晶体和反相器组成，其输出时钟∮的频率为F，并将∮同时输出给分频器7、取样始点控制器8和步进控制器9，以协调三者同步工作，分频器7将∮分频处理后，输出给探伤仪5，作为探伤仪5的自身主控脉冲。
2.根据权利要求1所述的变换控制器，其特征在于取样始点控制器8是由一个可予置计数器及输出展宽电路组成，它根据所需的取样始点时刻予置一时间常数，在探伤仪5输出的信号触发脉冲基准沿的启动下，对∮进行计数延时，当计数达到予定值时，输出状态翻转，启动步进控制器9工作。
3.根据权利要求1所述的变换控制器，其特征在于步进控制器9是由一N进制计数器及输出展宽电路组成，步进控制器9按每个触发脉冲周期递增(或递减)一个∮周期值的步进(或步退)规律，启动A／D变换器工作。
4.根据权利要求1或3所述的变换控制器，其特征在于N进制计数器的N值是由下式决定的N＝ (F)/(f) ±M ( (F)/(f) 为整数)式中F为晶体振荡器输出∮的频率(Hz)f为探伤仪相应信号通道的触发脉冲重复频率(Hz)M为一合适的正整数适当改变M值，即可降低取样频率。
专利摘要自动步进式超声A/D变换控制器，适用于采用A型超声波检测方式对探伤仪的缺陷回波信号进行高速A/D变换的超声探伤微机控制系统。由A/D变换器、超声换能器、键盘、打印机、超探仪、电脑主机、通讯接口、分频器、取样始点控制器、步进控制器和晶体振荡器等组成。晶体振荡器输出时钟的频率为F，并将同时输出给分频器、取样始点控制器和步进控制器，以协调三者同步工作，实现自动步进过程。
文档编号G01N29/22GK2093396SQ90217730
公开日1992年1月15日 申请日期1990年8月8日 优先权日1990年8月8日
发明者彭津 申请人:郑州铁路局武汉科学技术研究所