【正文】 ............................................................................................. 33 第四章 激光無損檢測系統(tǒng)的軟件設(shè)計 ................................................................................ 37 虛擬儀器軟件開發(fā)平臺簡介 ................................................................................... 37 虛擬儀器軟件開發(fā)平臺的功能 ..................................................................... 37 虛擬儀器軟件開發(fā)平臺的特點 ..................................................................... 37 激光無損檢測系統(tǒng)的軟件設(shè)計 ............................................................................... 38 激光無損檢測系統(tǒng)程序框圖的設(shè)計 ............................................................ 38 激光無損檢測系統(tǒng)前面板設(shè)計和波形顯示 ................................................. 47 激光無損檢測系統(tǒng)探傷信號的分析 ............................................................ 49 第五章 激光無損檢測設(shè)計系 統(tǒng)的調(diào)試與總結(jié) .................................................................... 52 激光無損檢測 系統(tǒng)軟件運行和調(diào)試 ....................................................................... 52 激光無損檢測系統(tǒng)軟件的運行 .................................................................... 52 激 光無損檢測系統(tǒng)軟件的調(diào)試 .................................................................... 52 總結(jié) ........................................................................................................................... 54 參 考 文 獻(xiàn) ............................................................................................................................ 55 附錄 激光全息無損檢測系統(tǒng)軟件程序框圖 ........................................................................ 57 致謝 .......................................................................................................................................... 58 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第一章 引 言 無損檢測技術(shù) 無損檢測技術(shù) 概述 無損檢測是以不損壞 被檢驗對象的性能 為前提 ，應(yīng)用多種物理原理和化學(xué)性能，對各種工程材料、零部件、結(jié)構(gòu)件進(jìn)行有效地檢驗和測試，借以評價它們的連續(xù)性、完整性、安全可靠性及某些物理性能。無損檢測 可以預(yù)測構(gòu)件或產(chǎn)品是否滿足工程使用要求，或在生產(chǎn)過程中進(jìn)行監(jiān)控，以保證產(chǎn)品滿足 設(shè)計要求。 無損檢測技術(shù)的特點 ： 無損檢測不會對構(gòu)件造成任何傷害 ； 無損檢測技術(shù)為查找缺陷提供了一種有效方法 ； 無損檢測技術(shù)能夠?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量實施監(jiān)控 ； 無損檢測診斷技術(shù)能夠防止因產(chǎn)品失效引起的災(zāi)難性后果 ； 無損檢測技術(shù)的應(yīng)用范圍廣闊。 無損檢測技術(shù)功能有： 對產(chǎn)品質(zhì)量作出評價，無論是鍛件、鑄件、焊接件、鈑金件或機(jī)加件以至于非金屬結(jié)構(gòu)都能用無損 檢測技術(shù)找出它的表面或內(nèi)部的缺陷，并能對缺陷進(jìn)行定性或定量分析； 用無損檢測技術(shù)能測定材料的物理性能、機(jī)械強(qiáng)度和組織結(jié)構(gòu)，能判別材料的品種和熱處理狀態(tài)，進(jìn)行混料分選 ； 產(chǎn)品的幾何尺寸、涂 層或鍍層厚度、表面腐蝕狀態(tài)、硬化層深度和應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)都能用無損檢測技術(shù)來測定 ； 可對在役或生產(chǎn)中的產(chǎn)品進(jìn)行現(xiàn)場的或動態(tài)的檢測，將產(chǎn)品中的缺陷變化信息連續(xù)地提供給檢測者以實行監(jiān)控 [3]。 無損檢測技術(shù)經(jīng)歷了三個發(fā)展階段，即無損檢查（ Nondestructive Inspection， NDT）、無損檢測 ( Nondestructive Testing， NDT)和無損評估 ( Nondestructive Evaluation， NDE)，目前統(tǒng)稱無損檢測（ NDT）。 20 世紀(jì) 70 至 90 年代是國際無損檢測技術(shù)發(fā)展 的興旺時期，其特點是微機(jī)技術(shù)不斷向無損檢測領(lǐng)域移植和滲透，無損檢測本身的新方法和新技術(shù)不斷出現(xiàn)，而使得無損檢內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 測儀器的改進(jìn)得到很大提高。隨著現(xiàn)代化水平的提高，我國無損檢測技術(shù)已取得了很大的進(jìn)步。已建立和發(fā)展了一支訓(xùn)練有素、技術(shù)精湛的無損檢測隊伍。與此同時，我國已有一批生產(chǎn)無損檢測儀器設(shè)備的專業(yè)廠，主要生產(chǎn)常規(guī)無損檢測技術(shù)所需的儀器和設(shè)備。 無損檢測 技術(shù) 的方法 無損檢測測試方法很多，最常用的有射線檢測 RT(XRadiography testing)、滲透檢測PT(Perate Testing)、磁粉檢測 MT(Magism Testing)、超聲波檢測 UT(Ultrasonic Testing)和渦流檢測 ET(Eddy Testing)等，已成為生產(chǎn)中常規(guī)檢測技術(shù)。另外，還有各種新技術(shù)，如激光全息照相技術(shù)、聲振檢測、紅外檢測和聲發(fā)射檢測等 [3]。 近幾十年來，無損檢測技術(shù)發(fā)展很快，已成為生產(chǎn)過程中不可缺少的一個重要手段，但因各種無損檢測方法都是通過一定的中間過程來顯示材料缺陷信息的，不可避免地會受到材料本身和檢測時主觀因素的影響。因此，每一種檢測方法都還不能百分之百地對檢測結(jié)果絕對保證無誤， 各種方法都有其各自的優(yōu)點和不完善的地方，在生產(chǎn)應(yīng)用中要結(jié)合實際情況來選擇。本設(shè)計 系統(tǒng) 主要 采用 的無損檢測 方法 是激光全息照相技術(shù)。 激光全息無損檢測技術(shù)的地位和優(yōu)勢 激光全息 檢測 技術(shù)具有靈敏度高 、 檢測速度快 、 不用探頭接觸零件表面 、 不需要 耦合劑 、 對構(gòu)件的形狀和表面狀態(tài)無特殊要求 、 能全場直觀顯示缺陷情況等優(yōu)點 ， 而且檢測結(jié)果易于保存 。 常規(guī)的射線照相法 ， 可用于探測有間隙的缺陷裂紋 、 氣孔 、 夾雜 、 腐蝕和厚度變化 ， 對緊貼型缺陷無能為力 ， 激光全息采用適當(dāng)?shù)募虞d方式 ， 可檢測出間隙型和緊貼型缺陷 。 而且射線照相法還必須要求 射線與裂紋平行 ， 這樣對復(fù)雜形狀的構(gòu)件檢測困難較大 ， 容易造成漏檢 。 超聲波法是一種較成熟的無損檢測技術(shù) ， 主要應(yīng)用于表面的穿透裂紋和表層下缺陷的檢測 ， 但需要 耦 合劑進(jìn)行接觸性檢測 。 對不允許接觸溶劑類的產(chǎn)品固體火藥柱超聲波法檢測受到限制 ， 而激光全息非接觸檢測發(fā)揮了其優(yōu)勢 。 聲波發(fā)射法作為一項常規(guī)的檢測技術(shù) ， 可用于裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)散的探測 ， 但它很難區(qū)分裂內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 紋產(chǎn)生的信號和噪音信號 ， 而且聲波發(fā)射法檢測具有不可重復(fù)性 。 激光全息檢測卸載后 ，可重新加載進(jìn)行重復(fù)性檢測 ， 為準(zhǔn)確 、 可靠地檢測提供了條件 。 其它如滲透法 、 渦流法 、磁性粒子法等技術(shù) 都存在著對試件及操作者具有嚴(yán)格的要求。因此激光全息無損檢測方法能解決常規(guī)檢測手段難以解決的問題具有不可替代的獨特地位 [6]。 虛擬儀器 技術(shù)的發(fā)展、演變和前景展望 虛擬儀器 技術(shù)的演變 和發(fā)展 傳統(tǒng)的電子測量儀器、測試系統(tǒng)由“信號采集”、“ 數(shù)據(jù)處理與分析”和“數(shù)據(jù)結(jié)果的最終顯示”三部分組成放在一個儀表機(jī)箱內(nèi)，這三部分都是用電子線路來實現(xiàn)的，即都是采用硬件來實現(xiàn)的。傳統(tǒng)儀器經(jīng)歷了從模擬儀器到數(shù)字化儀器的變革，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，測試項目日益增多，測量范圍日漸擴(kuò)大，對測試系統(tǒng)在精度、速度及功能 方面有了更高的要求，這就促使 需要 不斷地改進(jìn)和完善測量儀器和測試方法，組建自動測試系統(tǒng)，使測試儀器逐步向智能化、自動化和虛擬化發(fā)展演變。智能儀器是將微處理器置入測試儀器，使其能進(jìn)行自動測量，并具有一定的數(shù)據(jù)處理能力。它的全部功能都是以硬件的形式存在，并通過鍵盤和鼠標(biāo)來實現(xiàn)。 隨著計算機(jī)技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)的進(jìn)步，實現(xiàn)各種信號處理功能的軟件算法精度越來越高，速度越來越快，在儀器的“數(shù)據(jù)處理與分析部分”，用軟件代替硬件成為可能 ， 即用算法代替電子線路，能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)儀器的信號處理功能。同時，“處理結(jié)果的最終顯示”原 本就是計算機(jī)的“長項”。這樣，把傳統(tǒng)儀器的后兩部分用計算機(jī)軟件來實現(xiàn)，而不再采用硬件來實現(xiàn)，就形成了所謂的虛擬儀器。但是虛擬儀器的“面板”顯示在 計算機(jī) 的屏幕上，儀器的操作是通過鼠標(biāo)選中不同的按鍵和旋鈕來完成的。根據(jù)實際生產(chǎn)的需要，采用不同的軟硬件組合，用戶就能在屏幕上定義自己的儀器，生成各種不同的“儀器面板”?！皞鹘y(tǒng)的獨立儀器由制造商來定義它的功能，而虛擬儀器完全由用戶自己內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 來定義儀器的功能”，透徹地說明了虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的根本區(qū)別。虛擬儀器是一種功能意義上的儀器，是傳統(tǒng)儀器觀念的一次巨大變革，將代表儀器未 來發(fā)展的一個重要方向 [14]。 虛擬儀器 技術(shù)的前景展望 目前 ， 虛擬儀器的應(yīng)用受到了一定的限制。這是因為面向微波 、 通信等領(lǐng)域的專用測試儀器 ， 包括通用儀器的高端產(chǎn)品一直以來是臺式儀器壟斷著市場 ， 相應(yīng)的模塊化儀器產(chǎn)品為數(shù)不多。不過 ， 近年來已有多家儀器廠商正在研制 、 開發(fā)面向測試高端領(lǐng)域的寬帶 、 高速 、 復(fù)雜的模塊化儀器 。 從目前計算機(jī) 、 微電子和軟件行業(yè)發(fā)展情況來看 ， 基于計算機(jī)的虛擬儀器已將單臺儀器所具備的高品質(zhì)測量功能完全嵌入到計算機(jī)中。這種新型的 、 可直接編程的儀器 ， 隨著計算機(jī)的功能與靈活性的不斷改進(jìn)而進(jìn)步 。 它 在保持高檔儀器測量品質(zhì)的同時 ， 還可以滿足目前各種應(yīng)用的多樣性要求 。 同時又具有進(jìn)一步擴(kuò)展其功能 。 一定的靈活性 ， 更直接地解決使用過程中所遇到的各種難題。 虛擬儀器技術(shù)采用通用計算機(jī)平臺 ， 用軟件算法代替硬件實現(xiàn)儀器功能 ， 這可以繞過復(fù)雜的工藝問題和傳統(tǒng)儀器的知識產(chǎn)權(quán) ， 與國外公司在一個全新的領(lǐng)域 ， 展開競爭 ，大力發(fā)展虛擬儀器。近些年 ， 雖然有很多 VXI 產(chǎn)品在國內(nèi)推廣 ， 但能夠大面積應(yīng)用的不多 ， 過高的價格限制了 VXI 產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。發(fā)達(dá)國家在傳統(tǒng)儀器市場已有相當(dāng)規(guī)模 ，如果退出太快 ， 就會造成巨大的退出成本。作為發(fā)展中國家 中國 ， 在傳統(tǒng)儀器領(lǐng)域尚未形成優(yōu)勢 ， 如果集中力量 ， 迅速進(jìn)入下一代虛擬儀器市場 ， 由于不存在退出成本的問題 ，能夠迅速形成后發(fā)優(yōu)勢 ， 從而略過傳統(tǒng)儀器的發(fā)展階段 ， 迅速進(jìn)入虛擬儀器發(fā)展階段 ，形成跨躍式發(fā)展態(tài)勢。目前 ， 整個虛擬儀器市場都在增長 ， PXI 總線市場增長的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了 VXI 總線 ， 平均年增長率為 %。 可以預(yù)測 ， 未來幾年虛擬儀器領(lǐng)域?qū)荘XI 總線的天下。這是就全球虛擬儀器市場而言 ， 就國內(nèi)市場 ， 我們可以大力發(fā)展 PXI總線。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） “軟件就是儀器”， 表明軟件是構(gòu)成虛擬儀器的核心 ， 是虛擬儀器的靈魂。隨著測量和控制應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ο?統(tǒng)性能和靈活性要求的不斷提高 ， 軟件的設(shè)計功能也日漸重要。用靈活強(qiáng)大的計算機(jī)軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的某些硬件 ， 功能強(qiáng)大 、 現(xiàn)成即用的軟件使整個過程自動進(jìn)行。購置工程應(yīng)用開發(fā)平臺并擁有其最佳性能 ， 可以使企業(yè)大大縮短開發(fā)時間并提高每個工程師的工作效率。配備了這樣強(qiáng)有力的工具 ， 企業(yè)才能在劇烈的競爭中贏得最終勝利。 為了便于用戶使用 ， 儀器制造商同時對硬件和軟件標(biāo)準(zhǔn)化 ， 將虛擬儀器 、 虛擬儀器測試系統(tǒng)細(xì)分為硬件模塊 、 驅(qū)動程序和軟件開發(fā)平臺等若干層 ， 對各層與相鄰層之間的接口都加以規(guī)范 。 軟硬件廠商都按標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范開發(fā)各自的軟硬件產(chǎn)品 ， 使 其具有最佳的互換性能。標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)果將使不同廠商生產(chǎn)的產(chǎn)品或不同體系結(jié)構(gòu) （ 如 GPIB、 VXI、USB、 PCI 等 ） 的產(chǎn)品相互兼容 ， 開放性進(jìn)一步增強(qiáng)。 虛擬儀器的另一個方向是各種標(biāo)準(zhǔn)儀器的互連及與計算機(jī)的連接 ，未來的儀器也應(yīng)當(dāng)是網(wǎng)絡(luò)化的。 虛擬儀 器技術(shù) 是 將 儀器儀表技術(shù)與 計算機(jī) 技術(shù)及以太網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合 ， 利用實時控制與嵌入式控制器技術(shù)革