【正文】 成虛擬面板，由用戶自行定義儀表的用途以及控制、顯示。 開(kāi)發(fā)虛擬儀器必須有合適的軟件工具，目前的虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)工具有如下兩 類(lèi)：內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 29 文本式編程語(yǔ)言如 Visual C++、 Visual BASIC、 LabWindows/CVI 等；圖形化編程語(yǔ)言如 LabVIEW、 HPVEE 等。 VXI 系統(tǒng)：它是以 VXI(VME eXtension For Instrumentation)標(biāo)準(zhǔn)總線儀器模塊與計(jì)算機(jī)為儀器硬件平臺(tái)組成的虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)。 采用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建測(cè)試儀器，開(kāi)發(fā)效率高，可維護(hù)性強(qiáng)；測(cè)試精度、穩(wěn)定性和可靠性能夠得到充分保證；具有很高的性能價(jià)格比，節(jié)省投資，便于設(shè)備更新和功能轉(zhuǎn)換與擴(kuò)充。 圖形化的程序語(yǔ)言，又稱(chēng)為 “ G” 語(yǔ)言。 而我們的 PCI6221 數(shù)據(jù)采集卡則就是插放在 PCI 插槽內(nèi)，連通了 數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī) ，使得計(jì)算機(jī)可以讀取采集卡所采集的數(shù)據(jù)。 PCI 總線是一種不依附于某個(gè)具體處理器的局部總線。 非調(diào)諧式發(fā)射電路 非調(diào)諧式發(fā)射電路如圖 所示，工作原理與調(diào)諧式相似，只是在探頭的兩端沒(méi)有并聯(lián)諧振電感，所以電路是工作在非諧振狀態(tài)，它的發(fā)射頻率主要由探頭的固有參數(shù)決定 (連接電纜的分布電容也有一定的影響 )，所以探頭發(fā)射聲波的頻帶比較寬，頻帶寬就意味著發(fā)射脈沖窄，所以發(fā)射盲區(qū)也就比較小，這種發(fā)射電路適合于寬頻帶探傷 儀，以及探測(cè)近表面的缺陷。電容電路 中， 000 LCR 、 以及換能器構(gòu)成了諧振回路，頻率為)2(1 00CLf ??。通常采用改變 0R 的方法來(lái)改變發(fā)射強(qiáng)度。 硬件部分要實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)射、 缺陷回波信號(hào)的 接收、數(shù)據(jù)傳輸以及整個(gè)電路工作的協(xié)調(diào)控制等功能。用人工缺陷波的波高表示探傷靈敏度，是最常用的一種定量地表示靈敏度的方法。 標(biāo)準(zhǔn)試塊 所謂標(biāo)準(zhǔn)試塊，就是指它的材質(zhì)、 形狀、幾何尺寸、性能等是由國(guó)際組織討論通過(guò)的，或者由某個(gè)國(guó)家的權(quán)威機(jī)關(guān)討論通過(guò)的。直探頭用來(lái)發(fā)射和接收縱波，一般用于手工操作接觸法探傷。如圖 (c)所示。縱坐標(biāo)代表反射波的幅度，由反射波的位置可 以確定缺陷的位置，由反射波的幅度可以估算缺陷大小。 超聲波探傷的設(shè)備組成 [5] 超聲波探傷儀、探頭和試塊是超聲波探傷系統(tǒng)的重要組成設(shè)備，下面簡(jiǎn)要介紹一下這些設(shè)備的原理以及構(gòu)造。這種情況下，固體介質(zhì) 1 中同時(shí) 存在反射橫波和反射縱波，其中橫波反射角等于入射角，而縱波反射角大于入射角。當(dāng)縱波入射角 Il ??＞ 時(shí)，第二介質(zhì)中只有折射橫波存在。 折射 當(dāng)入射波以某一入射角入射到第二介質(zhì)為固體的異質(zhì)平面界面上時(shí)，將發(fā)生波型轉(zhuǎn)換。 反射 設(shè)縱波 L 以入射角 l? 傾斜入射到由阻抗為 111 cz ρ? 和 222 cz ρ? 構(gòu)成 的平面界面上時(shí)，將產(chǎn)生反射縱波。而另一部分聲波內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 15 將通過(guò)界面，進(jìn)入 222 cz ρ? 的第二介質(zhì)，并發(fā)生波型轉(zhuǎn)換。 Lz1= ρ1c1z2= ρ2c2S1L1L2S2 ol? 39。 下面我們應(yīng)用幾何光學(xué)原理，討論超聲波在平面異質(zhì)界面上的反射波和折射波的傳播方向。波的傳播總會(huì)受到界面的干擾。因此，一般認(rèn)為表面波探傷只能發(fā)現(xiàn)距離工件表面兩倍波長(zhǎng)深度內(nèi)的缺陷。當(dāng)介質(zhì)受到交變的剪切力作用時(shí)，產(chǎn)生切變形變，從而形成橫波。 (3) 超聲波能在界面上產(chǎn)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換 在超聲波探傷中，特別是超聲波脈沖反射法探傷中，利用了超聲波具有幾何聲學(xué)的一些特點(diǎn)，如在介質(zhì)中直線傳播，遇到界面會(huì)產(chǎn) 生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換等。人們把頻率在 20~20xx0Hz之間能引起聽(tīng)覺(jué)的機(jī)械波稱(chēng)為聲波，頻率低于 20Hz的機(jī)械波稱(chēng)為次聲波，頻率高于 20xx0 Hz 的機(jī)械波則稱(chēng)為超聲波。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 11 第三章 虛擬 超聲波探傷 儀概述 虛擬超聲波探傷儀是超聲波探傷技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。 數(shù)據(jù)采集由 PCI6221數(shù)據(jù)采集卡完成 ，負(fù)責(zé)接收回波信號(hào)、 A/D 轉(zhuǎn)換 、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙ぷ鳎恍盘?hào)處理及結(jié)果顯示的任務(wù)由計(jì)算機(jī)通過(guò) LabVIEW 來(lái)完成，具體工作包括超聲波 缺陷 回波信號(hào)顯示、缺內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 10 陷的直觀顯示、波形存儲(chǔ)與讀取等。 由于我們使用的是 PCI6221數(shù)據(jù)采集卡，采集卡內(nèi)部本身就具有 A/D轉(zhuǎn)換等多種信號(hào)處理 功能 ， 所以 ，對(duì)于先進(jìn)行峰值保持這一環(huán)節(jié)，我們需加峰值保持器，多 增 加了外部設(shè)備，這與我們的 硬件盡量少的 方針不相符，因此，我們 采用第一種 方案即提取回波整體信息，然后再進(jìn)行相應(yīng)的處理。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 8 第二章 虛擬 超聲波探傷 儀的 總體 結(jié)構(gòu) 本 課題 目的在于設(shè)計(jì) 一臺(tái)虛擬超聲波探傷儀。 本次設(shè)計(jì)，由于設(shè)計(jì)者自身水平和時(shí)間等因素，我們只選擇一個(gè)界面，如圖 所示的 Ⅱ 區(qū)。的小角度縱波探頭。必須有向前和向后發(fā)射的兩只 37176。 對(duì)于 Ⅰ 區(qū)常發(fā)生核傷（軌頭橫向疲勞裂紋），由于 Ⅰ 區(qū)軌頭厚度較小，宜用折射角β=70176。 就金屬探傷方面來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有廠家生產(chǎn)真正意義上的虛擬儀器。 基于虛擬儀器技術(shù)的超聲波探傷儀 虛擬儀器是繼數(shù)字化儀器和智能化儀器之后的新一代儀器，是面向 21 世紀(jì)最具潛力的儀器，在縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間、提高產(chǎn)品品質(zhì)、降低生產(chǎn)成本幾個(gè)方面都體現(xiàn)了無(wú)比的優(yōu)越性。超聲檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)化、 智能化、圖像化、小型化和系列化工作也都取得了很大發(fā)展。 超聲探傷的優(yōu)點(diǎn)及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 目前常用的無(wú)損檢測(cè)方法有五種 ： 射線探傷、磁粉探傷、滲透 探傷、渦流探傷和超內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 2 聲波探傷，其中超聲波探傷是應(yīng)用最廣的一種。 data collection 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） VII 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................................V Abstract .................................................................................................................................... VI 第一章 引言 .............................................................................................................................. 1 課題研究的目的意義 .................................................................................................. 1 超聲探傷的優(yōu)點(diǎn)及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 .................................................................................. 1 基于虛擬儀器技術(shù)的超聲波探傷儀 .......................................................................... 3 重軌的形狀及探傷原理 .............................................................................................. 4 本章小結(jié) ...................................................................................................................... 6 第二章 虛擬超聲波探傷儀的總體結(jié)構(gòu) .................................................................................. 8 第三章 虛擬超聲波探傷儀概述 .............................................................................................11 超聲波概述 .................................................................................................................11 超聲波的基本概念 ..........................................................................................11 超聲波的分類(lèi) ................................................................................................. 12 超聲波在平面異質(zhì)界面上的效應(yīng) ................................................................. 13 超聲波探傷的設(shè)備組成 [5] ......................................................................................... 17 超聲波探傷儀 ................................................................................................. 17 探頭的種類(lèi)和結(jié)構(gòu) ......................................................................................... 19 標(biāo)準(zhǔn)試塊 ......................................................................................................... 19 本章小結(jié) .................................................................................................................... 20 第四章 虛擬超聲波探傷儀的 硬件部分 ................................................................................ 21 硬件基本結(jié)構(gòu) ............................................................................................................ 21 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） VIII 超聲波發(fā)射電路 [4] ..................................................................................................... 21 調(diào)諧式發(fā)射電路 ............................................................................................. 22 非調(diào)諧式發(fā)射電路 ......................................................................................... 23 PCI6221 數(shù)據(jù)采集卡 ............................................................................................... 23 4. 4 數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)的通信 ................................................................................... 24 本章小結(jié) .................................................................................................................... 25 第五章 虛擬超聲波探傷儀的 軟件部分 .......................................................................