一种新型检测数据采集装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数据采集方法，具体涉及一种新型检测数据采集装置。
【背景技术】
[0002]机械设备经过长时间运行后，其承力结构和关键零部件容易出现疲劳裂纹等缺陷，这将严重影响设备的正常运行，甚至会导致人身安全事故。裂纹检测是机械工业中必须给予足够重视的问题之一，以确保裂纹在尚未构成威胁前能被有效地检测出来。涡流检测是近年来发展较快的一种无损检测技术，具有结构简单、非接触测量、灵敏度高、频率响应特性好、不受油污影响等优点，特别适用于金属构件表面疲劳裂纹和应力裂纹的榆测。长期以来，检测灵敏度和检测深度一直是常规涡流检测应用中需要进行权衡取舍的问题，如以方波等莺复脉冲代替正弦交变信号进行激励，则检出的脉冲涡流响应信号中必然包含有被测工件表面、近表面和表层一定深度范围内的质量信息，这较好地解决了常规涡流不能兼顾检测灵敏度和检测深度的矛盾，金属表面裂纹涡流检测中需要采集大量的数据进行分析运算，实时性要求高，数据采集与处理任务繁重，且要求系统具有友好的人机交互功能。
【发明内容】
[0003]本发明克服了现有技术的不足，提出了一种新型检测数据采集装置，所述系统采用基于双CPU架构的数据采集方案，以高性能定点DSP芯片为主处理单元，以高速单片机为从处理单元，充分发挥DSP数据处理能力强和单片机接口管理能力强、外围资源丰富的优点，使得两种处理器各司其职，并实现功能互补。
[0004]本发明的技术方案为:一种新型检测数据采集装置，包括控制单元、DSP模块、双口 RAM模块，单片机模块，数据采集与通讯系统软件；控制单元通过信号线分别与DSP模块、双口 RAM模块，单片机模块，数据采集模块相连接，所述DSP模块主要包括数据采集，数据转换和数据处理三个部分。所述数据采集包括信号缓冲、放大、滤波和A / D转换及逻辑控制，所述数据转换包括设定PGA增益系数、产生A / D逻辑控制，信号、串入/并出的数据转换以及地址译码，所述数据处理包括实时读取CPLD中的16位并行A / D转换结果，对数字滤波、温度补偿等算法产生的数据进行处理，将数据送双口 RAM供单片机访问。
[0005]所述双口 RAM模块是所述DSP模块与所述单片机模块的数据交换接口，影响着整个系统数据传输。
[0006]所述单片机模块包括人机接口与通信接口，主要实现参数设定、实时数据显示、菜单操作以及与Pc通信等功能。所述人机接口实现对键盘与显示器的接口管理，所述通信接口实现将双口 RAM中的实时数据进行外部存储并利用上位PC机进行离线分析和管理。
[0007]所述数据采集与通讯系统软件包括主要包括人机接口与通信程序、DSP数据采集与数据处理程序和逻辑控制实现程序。
[0008]本发明具有如下有益效果:
I)本发明系统具有精度高、响应速度快的特点。
[0009]2)本发明性能可靠、工作稳定；
3)本发明信噪比高，数据处理能力强，数据处理准确。
【具体实施方式】
[0010]在本发明算法中，所述DSP模块通过DSP数据采集与数据处理程序实现数据采集与处理之后将采集数据存储至所述双口 RAM模块，所述单片机模块通过逻辑控制实现程序对存储在双口 RAM模块中的数据进行处理和访问，并通过人机接口与通信程序与上位PC机进行通信，完成数据的离线分析和处理。
[0011]本发明包括控制单元、DSP模块、双口 RAM模块，单片机模块，数据采集与通讯系统软件；控制单元通过信号线分别与DSP模块、双口 RAM模块，单片机模块，数据采集模块相连接，所述DSP模块主要包括数据采集，数据转换和数据处理三个部分。数据采集主要包括信号缓冲、放大、滤波和A / D转换及逻辑控制等环节。其中，缓冲仪用放大器AD620具有输入阻抗高、输出阻抗低的特点以利于实现通道阻抗匹配。采用MAX275滤波器构成四阶Butterworth带通滤波单元,其中心频率范围最高可达300 kHz,具有通带内最大平坦度的幅频特性和合理的过度带衰减速率。程控增益放大器(PGA)由两片AD526级联构成，增益系数有16种选择，最大为256，可根据需要由软件设定，以保证系统具有较大的动态测幢范围，并减小信号转换的镀化误差。A / D转换部分由16位A / D芯片MAX195和高精度的基准电源MAX6241组成，转换结果以串行格式输出。为实现温度补偿，采用一线式温度传感器DS18820来监测系统环境温度，精度为±0.5°C。MAX195是Maxim公司推出的16位逐次逼近式A / D转换器，仅9.4us的转换时间，内置采样/保持电路，三态串行数据输出(高位在前)，且具有自校准能力。所述数据转换主要设定PGA增益系数、产生A / D逻辑控制信号、串入/并出的数据转换以及地址译码，主要使用由Altera公司的CPLD芯片EPM7128S的数字电路完成，所述数据处理选用II公司的16位定点dsp芯片TMS320VC5416，实时读取CPLD中的16位并行A / D转换结果，再通过数字滤波、温度补偿等算法对数据进行处理，最后送双口 RAM供单片机访问。
[0012]所述双口 RAM模块是所述DSP模块与所述单片机模块的数据交换接口。所述双口RAM模块采用了 IDT7130是I KBX8位高速双口静态RAM，具有两套相互独立、完全对称的地址总线、数据总线和控制总线。为防止两边总线同时对同一地址进行访问而导致数据混舌L该芯片内总线仲裁电路提供了 BUSY和INT两种冲突解决方法。由于IDT7130芯片将其片内0x3FHl和0x3FHl单元用作通信“邮箱”，通过左、右两端口对上述丽单元的写、读操作，可使INT标志置I或清0，故本系统利用INT标志进行总线仲裁，同时结合DSP和单片机的中断机制，使主、从CPU和双口 RAM进行通信时不需要插入等待周期，从而实现对双13 RAM的全速存取，以达到数据缓冲与高速通信的目的。
[0013]所述单片机模块包括人机接口与通信接口，主要实现参数设定、实时数据显示、菜单操作以及与Pc通信等功能。所述人机接口键盘采用4X5行列式结构，完成系统参数设定、菜单命令选择等操作。1H)选用内嵌SED1335控制器的图形点阵式液晶显示模块MSP.G320240，它与单片机之间的接口采用电路简单的直接访问方式。本系统将键盘与1H)结合起来采用菜单驱动的方式来控制系统的运行，并实现系统工作状态及所采集数据的实时显示。所述通信接口扩展了 USB和 RS485通信接口，以发挥USB接口即插即用、快速传输的能力以及RS485远距离传输、抗干扰性能好的特点，实现两种通信机制优势互补。
[0014]所述数据采集与通讯系统软件主要包括采用单片机C51语言编写的人机接口与通信程序、采用C5416汇编语言与c语言混合编程的DSP数据采集与数据处理程序以及采用VHDL语言编写的CPLD逻辑控制实现程序。
【主权项】
1.一种新型检测数据采集装置，其特征是:包括控制单元、DSP模块、双口 RAM模块，单片机模块，数据采集与通讯系统软件；控制单元通过信号线分别与DSP模块、双口 RAM模块，单片机模块，数据采集模块相连接，所述DSP模块主要包括数据采集，数据转换和数据处理三个部；所述数据采集包括信号缓冲、放大、滤波和A / D转换及逻辑控制，所述数据转换包括设定PGA增益系数、产生A / D逻辑控制，信号、串入/并出的数据转换以及地址译码，所述数据处理包括实时读取CPLD中的16位并行A / D转换结果，对数字滤波、温度补偿等算法产生的数据进行处理，将数据送双口 RAM供单片机访问；所述双口 RAM模块是所述DSP模块与所述单片机模块的数据交换接口，影响着整个系统数据传输；所述单片机模块包括人机接口与通信接口，主要实现参数设定、实时数据显示、菜单操作以及与Pc通信等功能；所述人机接口实现对键盘与显示器的接口管理，所述通信接口实现将双口 RAM中的实时数据进行外部存储并利用上位PC机进行离线分析和管理；所述数据采集与通讯系统软件包括主要包括人机接口与通信程序、DSP数据采集与数据处理程序和逻辑控制实现程序。
【专利摘要】本发明涉及一种新型检测数据采集装置，包括控制单元、DSP模块、双口RAM模块，单片机模块，数据采集与通讯系统软件；控制单元通过信号线分别与DSP模块、双口RAM模块，单片机模块，数据采集模块相连接，所述DSP模块通过DSP数据采集与数据处理程序实现数据采集与处理之后将采集数据存储至所述双口RAM模块，所述单片机模块通过逻辑控制实现程序对存储在双口RAM模块中的数据进行处理和访问，并通过人机接口与通信程序与上位PC机进行通信，完成数据的离线分析和处理。较好地解决了常规涡流不能兼顾检测灵敏度和检测深度的矛盾，满足了金属表面裂纹涡流检测中需要采集大量的数据进行分析运算，并进行实时处理的要求，系统具有友好的人机交互功能。
【IPC分类】G05B19/042
【公开号】CN105223860
【申请号】CN201410296876
【发明人】王金鹤
【申请人】王金鹤
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2014年6月28日