【正文】 ......... 26 LabVIEW 簡(jiǎn)介 .......................................................................................................... 26 虛擬儀器的組成 ............................................................................................. 27 虛擬儀器的基本工作原理 ............................................................................. 29 虛擬超聲探傷儀軟件界 面的設(shè)計(jì) ............................................................................ 29 濾波 ................................................................................................................. 31 缺陷顯示 ......................................................................................................... 31 保存數(shù)據(jù) ......................................................................................................... 35 讀取數(shù)據(jù) ......................................................................................................... 36 本章小結(jié) .................................................................................................................... 36 第六章 調(diào)試及總結(jié) ................................................................................................................ 37 調(diào)試 ............................................................................................................................ 37 找出語(yǔ)法錯(cuò)誤 ................................................................................................. 38 慢速跟蹤 ......................................................................................................... 38 斷點(diǎn)與單 步執(zhí)行 ............................................................................................. 39 設(shè)置探針 ......................................................................................................... 39 總結(jié)及展望 ................................................................................................................ 39 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） IX 總結(jié) ................................................................................................................. 39 展望 ................................................................................................................. 41 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 42 附錄 A 虛擬超聲波探傷儀射頻顯示程序框圖 .................................................................... 44 附錄 B 虛擬超聲波探傷儀視頻顯示程序框圖 .................................................................... 45 致謝 .......................................................................................................................................... 46 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 1 第一章 引言 課題研究的目的意義 無(wú)損檢測(cè)以不損壞被檢驗(yàn)對(duì)象的使用性能為前提，應(yīng)用多種物理原理和化學(xué)現(xiàn)象，對(duì)各種工程材料、零部件、結(jié)構(gòu)件進(jìn)行有效的檢驗(yàn)和測(cè)試，以評(píng)價(jià)它們的連續(xù)性、完整性、安全可靠性及某 些物理性能。 針對(duì)這些缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)了一臺(tái)虛擬超聲波探傷儀。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān) 部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 題 目：復(fù)雜斷面重軌在線無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) —— 利用虛擬儀器實(shí)現(xiàn)超聲波探傷 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） I 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。這類儀器硬 件電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，硬件成本高，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，而且儀器的功能和性能受到硬件的約束，如探傷儀難以直接判斷缺陷的性質(zhì)，升級(jí)需要從硬件著手等。 ultrasonic testing。 因此，研究新型、可靠、低成本、高性能的無(wú)損檢測(cè)儀器關(guān)系著我國(guó)生產(chǎn)力的全面提高，意義長(zhǎng)遠(yuǎn)重大。相關(guān)的理論方法及應(yīng)用的基礎(chǔ)性研究正在逐步深入，已經(jīng)取得了許多具有國(guó)際先進(jìn)水平的成果，許多不同用途的微機(jī)控制自動(dòng)超聲檢測(cè)系統(tǒng)己經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。 所以開(kāi)發(fā)高智能化、低成本的超聲探傷儀器對(duì)于我國(guó)超聲探傷領(lǐng)域顯得非?，F(xiàn)實(shí)與迫切。由于減少了對(duì)硬件的使用，使得儀器測(cè)量誤差較小，價(jià)格相對(duì) 較低；同時(shí)根據(jù)需要可對(duì)軟件進(jìn)行修改以滿足新的需求，這種檢測(cè)技術(shù)伴隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展而發(fā)展，更新快；開(kāi)發(fā)和維護(hù)費(fèi)用低；接口友好，操作簡(jiǎn)便，用戶不用不斷的調(diào)整儀器旋鈕；可方便地與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和其它外設(shè)相連接 [2]。 軌 頭軌 腰軌 底 圖 重軌示意圖 ⅠⅠⅡⅢ Ⅲ 圖 探測(cè)區(qū)域圖 根據(jù)重軌的幾何形狀、可能產(chǎn)生傷損的部位及超聲波的傳播規(guī)律，可把重軌劃分為內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 5 三個(gè)探傷區(qū)域，如圖 所示。 3 70探頭，為了能檢查到螺栓孔四個(gè)象限的些裂紋。～ 18176。探頭搜查時(shí)靈敏度很高，但較難分辨是裂紋還是銹蝕反射，需要用雙探頭串列法鑒別 [3]。采集卡將超聲波缺陷信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后 并 發(fā)送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)后利用LabVIEW 軟件進(jìn)行一系列的處理最后顯示結(jié)果。 另 一種是根據(jù)峰值采樣數(shù)字式超聲波檢測(cè)儀的工作原理，先進(jìn)行峰值保持，再進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換，然后送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行 其他相應(yīng) 處理。 其中 數(shù)據(jù)采集電路 和 接口電路 是硬件部分， 數(shù)據(jù)處理及結(jié)果顯示 是軟件部分。 第六章介紹了程序調(diào)試時(shí) 一些 出現(xiàn)的 問(wèn)題 及 處理方法， 同時(shí)，總結(jié)了本設(shè) 計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，最后，引入計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)功能， 對(duì) 探傷儀的 遠(yuǎn)程監(jiān)控 提出了要求。 次聲波、 聲波和超聲波都是在彈性介質(zhì)中傳播的機(jī)械波，它們的區(qū)別主要是頻率上的不同。因此，超聲波的能量遠(yuǎn)大于聲波的能量。 (2) 橫波 介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向互相垂直的波稱為橫波，用 S 或 T 表示。 表面波只能在固體表面?zhèn)鞑?，而且表面波的能量隨傳播深度增加而迅速減弱，當(dāng)傳播深度超過(guò)波長(zhǎng)的兩倍時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的振幅已經(jīng)很小。 超聲波在平面異質(zhì)界面上的效應(yīng) 所謂異質(zhì)界面，是只有兩種聲阻抗不同的介質(zhì)所構(gòu)成的界面，如氣體 /液體界面、氣體 /固體界面、液體 /固體界面以及固體 (Z1)/固體 (Z2)界面等。并且，聲波透過(guò)界面時(shí)將發(fā)生折射和波型轉(zhuǎn)換，其方向和強(qiáng)度也要發(fā)生變化，其變化的大小決定于兩種介質(zhì)的聲阻抗值和原波的入射方向。入射波 L 的主聲束軸線與界面法線的夾角 l? 稱為 入射角。s? 稱為橫波反射角。并從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，重點(diǎn)分析折射問(wèn)題。脈沖反射法就是利用了超聲波的反射作用來(lái)探測(cè)缺陷的。 時(shí)，縱波入射角稱為 第一臨界角，以 I? 表示。 (3) 第 三 臨界角 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 17 第 三 臨界角 是在 固體介質(zhì)與另一種介質(zhì)的界面上，用橫波作為入射波時(shí)產(chǎn)生的。這對(duì)于橫波斜入射檢測(cè)是十分有利的， 因?yàn)闄M波檢測(cè)聲束路徑上常常要在試件的上下底面間經(jīng)過(guò)一次或多次反射。 二、按缺陷顯示方式分類 (1) A 型顯示探傷儀 ： A 型顯示是一種波形顯示，探傷儀熒光屏的橫坐標(biāo)代表波的傳播時(shí)間 (或距離 )。因而當(dāng)探頭 在工件表面移動(dòng)時(shí)，熒光屏上便顯示出工件內(nèi)部缺陷的平面圖像，但是不能顯示缺陷的深度。 波束垂直于被探工件表面入射的探頭稱為直探頭。 本設(shè)計(jì)選擇的重軌探傷區(qū)域如圖 的 Ⅱ區(qū)， 因此我們選擇 接觸式縱波 斜探頭和 接觸式縱波 直探頭 探傷 。在每次探傷時(shí)使用的靈敏度各不相同，為了能確定探傷時(shí)所采用的靈敏度，就需要使用帶有人工缺陷的試塊。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 21 第四章 虛擬 超聲波探傷 儀的 硬件 部分 硬件 基本結(jié)構(gòu) 虛擬超聲波探傷儀基本結(jié)構(gòu)分兩部分：一部分是硬件部分， 另 一部分是軟件部分。 發(fā)射電路中的阻尼電阻 0R 決定了電路的阻尼情況。電容 C 放電時(shí)，在諧振回路內(nèi)引起故障諧振。 本設(shè)計(jì)采用調(diào)諧式發(fā)射電路。 4. 4 數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)的通信 PCI 是 Peripheral Component Interconnect(外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn) )的縮寫，是 Intel公司1991 年推出的用于定義局部總線的標(biāo)準(zhǔn)。 PCI 插槽 是主板的主要擴(kuò)展插槽，通過(guò)插接不同的擴(kuò)展卡可以獲得目前電腦能實(shí)現(xiàn)的幾乎所有功能，是名副其實(shí)的 “ 萬(wàn)用 ” 擴(kuò)展插槽。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過(guò)程都生動(dòng)有趣 [9]。 LabVIEW 的動(dòng)態(tài)連續(xù)跟蹤方式，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 27 可以連續(xù)、動(dòng)態(tài)地觀察程序中的數(shù) 據(jù)及其變化情況，比其它語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)環(huán)境更方便、更快捷。 GPIB 系統(tǒng)：它是以 GPIB 標(biāo)準(zhǔn)總線儀器與計(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)。 (2) I/O 接口儀器驅(qū)動(dòng)程序 I/O 接口儀器驅(qū)動(dòng)程序完成特定外部硬件設(shè)備的擴(kuò)展、驅(qū)動(dòng)