【正文】 PCI 插槽是基于 PCI(Peripheral Component Interconnect)局部總線 而設(shè)計(jì)的 擴(kuò)展插槽，其位寬為 32 位或 64 位，工作頻率為 33MHz， 最大數(shù)據(jù)傳輸率為 133MB/sec(32位 )和 266MB/sec(64 位 )。 如果存在語法錯(cuò)誤 ， 則當(dāng)啟動(dòng)快捷工具欄的 “ 運(yùn)行 ” 按鈕時(shí) ， 該按鈕變成一個(gè)折斷的箭頭 ， 程序不能被執(zhí)行。本設(shè)計(jì)的信號放大程序如下圖 (a)所示： 圖 (a) 信號放大程序 放大后的信號， 運(yùn)用如下圖 (b)所示的數(shù)據(jù)大小 計(jì)算器，來運(yùn)算出整個(gè)數(shù)組里包含多少個(gè)元素， 再 把得出來的數(shù)據(jù)傳給顯示及報(bào)警程序中的 For 循環(huán)中。 基于 ? 射線連續(xù)測厚系統(tǒng)的軟件 框 圖 本設(shè)計(jì)的軟件 框 圖如下圖 所示： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 數(shù) 據(jù) 采 集濾 波放 大標(biāo) 度 變 換顯 示 報(bào) 警數(shù) 據(jù) 保 存 數(shù) 據(jù) 讀 取開 始 圖 基于γ射線連續(xù)測厚系統(tǒng)的軟件框 圖 首先是由數(shù)據(jù)采集卡采集信號， 接著將信號進(jìn)行濾波放大處理，再將處理后的信號進(jìn)行標(biāo)度變換，標(biāo)度變換后用波形圖和數(shù)值兩種形式顯示，如果最后的厚度值沒有在上 、下限范圍之內(nèi)，則報(bào)警提示。 軟件結(jié)構(gòu) 虛擬儀器軟件由兩大部分構(gòu)成：應(yīng)用程序和 I/O 接口儀器驅(qū)動(dòng)程序。 LabVIEW 也是一種通用編程系統(tǒng)，具有各種各樣、功能強(qiáng)大的函數(shù)庫，包括數(shù)據(jù)采集、 GPIB、串行儀器控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲，甚至還有目前十分熱門的網(wǎng)絡(luò)功能。 而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)。 4)A/D 轉(zhuǎn)換器 A/D 轉(zhuǎn)換器是將輸入的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出，并完成信號幅值的量化。 當(dāng) γ 射線穿過電離室靈敏區(qū)時(shí) ， 由于射線與工作氣體作用產(chǎn)生次級電子 ， 次級電子引起室內(nèi)氣體電離 ， 生成正負(fù)離子對 ， 在電場的作用下 ， 正負(fù)離子對分別向所加電壓極性相反的方向漂移 ， 產(chǎn)生電離電流 I=eN， N 為在電離室中單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的平均離子對數(shù) 。 137Cs 的測厚范圍為 104~7*104mg/cm2。 探測器 探 測器可分為兩類： ① 計(jì)數(shù)器 。因此，在其中一個(gè)因素發(fā)生改變而其他條件不變時(shí)，探測器測得的射線強(qiáng)度便僅和變化的因素有關(guān)，可用于測量與之有關(guān)的參數(shù)。 當(dāng) 人體受到 γ 射線照射時(shí)， γ 射線可以進(jìn)入到人體的內(nèi)部，并與體內(nèi)細(xì)胞發(fā)生 作用， 破壞人體內(nèi)部的正常生理過程。缺點(diǎn)： 對工件表面要求高；受到被測物周圍溫度的影響大；使用時(shí)間長了，探頭 接觸面會(huì)有一定程度的磨損。 隨著 計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、電子測量技術(shù)的發(fā)展為無損檢測技術(shù)奠 定了良好的基礎(chǔ)。這種由電流所建立起來的磁場剛好與原磁場的方向相反。無損檢測就是建立 在現(xiàn)代科學(xué)基礎(chǔ)之上監(jiān)督檢測技術(shù)。 本設(shè)計(jì) 是 對 管材的 壁厚 進(jìn)行 連續(xù) 檢測 ，其中采用虛擬儀器 對 γ 射線 測厚儀進(jìn)行 控制 ，取代了傳統(tǒng)的單片機(jī) 控制 。 data acquisition card。選擇什么樣的射線取決于待測物體材料的厚度。 5）滲透檢測 滲透檢測采用滲透劑滲入工件表面開口缺陷 ， 在清除工件表面的滲透劑后 ， 從缺陷滲 入 的滲透劑可顯示缺陷的位置、形狀和大小。 x 射線測厚儀 的測厚原理是： 根據(jù) x 射線穿透被測物時(shí)的強(qiáng)度衰減來進(jìn)行轉(zhuǎn)換測量厚度的， 即測量被測 物 所吸收的 x 射線量，根據(jù)該 x 射線的能量值，確定被測件的厚度。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第二章 透射式 ? 射線測厚儀 ? 射線的簡述 γ 射線 首先由法國科學(xué)家 ，是繼 α、 β射線后發(fā)現(xiàn)的第三種原子核射線。 電子對效應(yīng) 據(jù)能量守恒定律，只有 20r2mEc即 MeV? 時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng)，入射光子的內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 能量除一部分轉(zhuǎn)變?yōu)檎?、?fù)電子對的靜止能量（小于 ）外，其余的作為它們的動(dòng)能。但比起透射式 γ 射線 測厚儀，在同樣的放射源強(qiáng)度及探測器情況下，信號要小一至兩個(gè)信號級，同時(shí)對幾何位置更加敏感，同樣精度要求下比透射式 γ 射線測厚儀更難達(dá)到要求。徑跡探測器配以適當(dāng)?shù)?磁場 ，可根據(jù)徑跡的長短、粗細(xì)、彎曲的方向和彎曲的 曲率 半徑推測出粒子的 電荷 、質(zhì)量和能量。 電離室的構(gòu)造比較簡單，可以說就是兩個(gè)收集電荷的電極，并在電離室中充以一定壓力的氣體。通常，必須在數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集之前調(diào)制傳感器信號 ,包括對其進(jìn)行增益或衰減和隔離等。從結(jié)構(gòu)上看， PCI 是在 CPU 和原來的系統(tǒng)總線之間插入的一級總線，具體由一個(gè)橋接電路實(shí)現(xiàn)對這一層的管理，并實(shí)現(xiàn)上下之間的接口以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的傳送。這是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件。這種系統(tǒng)采用 PCI 或 ISA 計(jì)算機(jī)本身的總線，故將數(shù)據(jù)采集卡內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） (DAQ)插入計(jì)算機(jī)的空槽中即可。 虛擬儀器不需要大量的開關(guān)、連接線和按鍵，要改變功能只需通過軟件構(gòu)成虛擬面板，由用戶自行定義儀表的用途以及控制、顯示方式。 基于 ? 射線連續(xù)測厚系統(tǒng)軟件框圖程序 數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)采集程序是整個(gè)程序設(shè)計(jì)的至關(guān)重要的部分。數(shù)據(jù)存儲就是把測得的各個(gè)厚 度值都保存起來，以便日后的查詢需要。儀器在以下幾方面 將 有突破 ： (1) 硬件電路由 PCI6221 數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)組成，相比目前國內(nèi) 市場上現(xiàn)有的 透射式γ射線測厚 儀，成本大幅度下降。 對于γ射線測厚 儀 ，如果能夠有溫度補(bǔ)正，那么對于測量的精確度將有很大的提高。在硬件電路部分 達(dá)到了最初設(shè)計(jì)時(shí)提出的功能要求。 由于是測厚系統(tǒng)，對于管材的壁厚值有個(gè)合格值，所以在厚度值顯示后， 再 運(yùn)用大于 、 小于對測量出來的厚度值與給定的上、下限合格值進(jìn)行比較，如果超過給定的范圍，就報(bào)警顯示。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 圖 (b) 數(shù)據(jù)查詢 的前面板 圖 (b)是數(shù)據(jù)查詢的前面板圖，當(dāng)需要查詢某一時(shí)段的的數(shù)據(jù)時(shí)，只需要在檢索條件里輸入想要查詢的時(shí)間段 ，點(diǎn)擊查詢。從虛擬儀器的組成和結(jié)構(gòu)，可以看出虛擬儀器具有以下特點(diǎn)： (1) 可以由用戶定義測量功能。 目前常用的虛擬儀器硬件結(jié)構(gòu)形式主要有以下幾種 ， 如圖 所示。LabVIEW 集成了與滿足 GPIB、 VXI、 RS232 和 RS485 協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 圖 PCI6221 數(shù)據(jù)采集卡的引腳圖 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)。 數(shù)據(jù)采集 (DAQ)，是指從傳感器和其它待測設(shè)備等模擬和數(shù)字被測單元中自動(dòng)采集或產(chǎn)生信息的過程。溫度漂移及長期漂移是影響測量精度的主要因素。有云室、氣泡室、流光室、火花室、多絲正比室、 核乳膠 等。 散射式 γ 射線測厚儀主要用于透射式 γ 射線測厚儀不能運(yùn)用的場合，例如，被測材料很寬、很大、很厚或另一側(cè)不可能安裝儀表或者不易接近的情況下。 散射光子能量 rE， 的計(jì)算公式為： ? ?,2 0/ 1 / 1 c o sE r E r E r m c ???? ? ??? (24) 其中 ? 為散射光子的散射角。 γ 射線 測厚 儀 的優(yōu)點(diǎn)是： 能量穩(wěn)定，比 X 射線有更高的能量；作為射線源比 x 射線價(jià)廉； 探測厚度大，穿透能力強(qiáng)；體積小，重量輕，特別適用于野外工作和在用設(shè)備的檢測；可以連續(xù)運(yùn)行， 且不受 壓力、磁場等外界條件影響。用幾萬伏至幾十萬伏的高壓加速電內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 子，電子束轟擊靶極， x 射線從靶極發(fā)出。但隨著損傷的深度和類型的變化 ， 其有效性會(huì)受到極大的影響 ， 值得注意的是試樣表面的不平和劃痕也會(huì)對磁力線的走向產(chǎn)生影響。但該技術(shù)對操作者有較高的要求 ， 對于一個(gè)很大的檢測 ， 一次只能檢測很小的一部分。 γray。 由于 電流 電離室出來的信號很 微弱，需要運(yùn)用 信號 放大電路對其進(jìn)行放大后送給數(shù)據(jù)采集卡。它有著比常規(guī)檢測方法更為突出的特點(diǎn) ：非破壞性、隨機(jī)性、遠(yuǎn)距離探測、現(xiàn)場檢測 ， 且檢測數(shù)據(jù)可連續(xù)性采集 ， 并通過數(shù)理分析和邏輯判斷 ， 能夠比較準(zhǔn)確地推定出質(zhì)量的狀況 ， 從而彌補(bǔ)了以往質(zhì)量監(jiān)督檢測中單純以“查、看、審、量”的觀感檢查和外形質(zhì)量控制偏差來推及工程質(zhì)量優(yōu)劣的做法 ，使監(jiān)督 檢測的結(jié)果更具有真實(shí)性、科學(xué)性和權(quán)威性。通過儀器測量阻抗的變化 ， 進(jìn)一步分析并研究材料的缺陷和損傷。 管 材壁厚測量的方法 在工業(yè)生產(chǎn)中常用來連續(xù)測量產(chǎn)品 厚度 (如鋼板、鋼帶、紙張等 )的 儀表中有利用 α射線、 β射線、 γ 射線穿透特性的放射性厚度計(jì)；有利用超聲波頻率變化的超聲波 厚度計(jì)；有利用渦流原理的電渦流厚度計(jì)；還有 x 射線測厚儀 、 電容式厚度計(jì) 、 微波 厚度計(jì) 和激光 厚度計(jì) 等。但無論是用哪種方法對物體進(jìn)行厚度檢測，其基內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 本原理都是相同的。 ? 射線與物質(zhì)相互作用的形式 在理解 γ 射線測厚儀的工作原理之前，必須了解 γ 光子與物質(zhì)相互作用的多種形式，對于 γ 射線測厚儀所用的γ放射源因其能量最高不超過 2MeV（兆電子伏特），則其形式主要有以下三種： 光電效應(yīng) 原子吸收了 γ 光子的全部能量，當(dāng)光子的能量大于殼層電子的束縛能時(shí)，電子發(fā)射出去，在殼層上形成電子空位，光子本身消失，原子處于激發(fā)態(tài)，在退激的過程中發(fā)射出殼層電子叫光電子，這一過程叫光電 效應(yīng)。 散射式 ? 射線測厚儀 散射式 γ 射線測厚儀是測量被物質(zhì)散射或反射的射線強(qiáng)度的儀表。它的目的主要是用來記錄粒子的數(shù)目。 放射源封裝于不銹鋼管內(nèi)，再裝入帶閘塞的鉛屏蔽容器。 對于這樣小的電流 ， 是無法直接用普通的電流表測量的 ， 常用的是集成運(yùn)放或場效應(yīng)管組成的弱電流放大器 ， 它把電離電流在負(fù)載電阻 RL 上產(chǎn)生的電壓降放大后測量 。 以上四個(gè)部分都處在計(jì)算機(jī)的前向通道上，是組成數(shù)據(jù)采集卡的主要部分。 137Cs 放射源提供了能量，而電流電離室則是分析放射源在入射被測物體前后，能量的損耗量。 LabVIEW 的動(dòng)態(tài)連續(xù)跟蹤方式，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，比其它語言的開發(fā)環(huán)境更方便、更快捷。 (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)與通信。 基于 ? 射線連續(xù)測厚系統(tǒng) 的 前面板 設(shè)計(jì) γ 射線連續(xù)測厚系統(tǒng)的 基本結(jié)構(gòu)分兩部分：一部分是硬件部分，一部分是軟件部分。 圖 (b) 數(shù)組中元素個(gè)數(shù)計(jì)算器 顯示 及報(bào)警 當(dāng)信號由數(shù)據(jù)采集卡采集后， 再 通過信號的濾波和放大處理，最后 再 進(jìn)行顯示和報(bào)警，一個(gè)簡單的γ射線連續(xù)測厚系統(tǒng)的框圖程序就完成了。在 “ 詳細(xì)信息 ” 欄里有詳細(xì)的錯(cuò)誤原因 ， 也可以單擊 “ 幫助 ” 功能按鈕打開幫助窗口 ， 窗口中詳細(xì)說明了出錯(cuò)原因以及解決辦 法。 在軟件方面，界面的設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步的改進(jìn)，使得 前面板 更加美觀同時(shí)使用 更 方便。 就硬件而言，為了進(jìn)一步提高測量精度，實(shí)現(xiàn)更完善的 測厚 功能，系統(tǒng)會(huì)對硬件提出更高的要求，系統(tǒng)硬件的提高 主要 是 控制核心速度的提高，在以后進(jìn)一步的研究中，可以采用速度更快， I/O 功能更多的芯片。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第五章 調(diào)試與總結(jié) 調(diào)試 LabVIEW 的程序錯(cuò)誤大致可以分為硬件連接錯(cuò)誤、 I/O 接口錯(cuò)誤、程序結(jié)構(gòu)和邏輯錯(cuò)誤。 濾波后，把信號轉(zhuǎn)換成數(shù)組的形式， 再 將信號傳給放大器 。 (3) 虛擬儀器的研究周期比傳統(tǒng)儀器大為縮短。 無論上述哪種 VI 系統(tǒng)組成一臺虛擬儀器后，都是通過應(yīng)用軟件將儀器硬件與通用計(jì)算機(jī)相結(jié)合，其中， PCDAQ 系統(tǒng)是構(gòu)成 VI 的最基本的方式，也是最廉價(jià)的方式。它可以增強(qiáng)你構(gòu)建自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑?？刹褰语@卡、聲卡、網(wǎng)卡、內(nèi)置 Modem、內(nèi)置 ADSL Modem、 卡、 IEEE1394 卡、 IDE 接口卡、 RAID 卡、電視卡、視頻采集卡以及其它種類繁多的擴(kuò)展卡。 3)采樣保持器 采樣保持器取出待測信號在某一瞬時(shí)的值，即實(shí)現(xiàn)信號的時(shí)間離散化，并在 A/D 轉(zhuǎn)換過程中保持信號不變。在實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)需要來決定 結(jié)構(gòu)形式。 在信號送往數(shù)據(jù)采集卡前，需要對從電流電離室出來的信號進(jìn)行放大，并轉(zhuǎn)換成電壓信號才能夠送給數(shù)據(jù)采集卡，所以需要加個(gè)放大電路來滿足所需要的要求。 γ 射線與 α、 β射線相比較，穿透力最強(qiáng)，它常用于對較硬的物質(zhì)諸如鋼、鋁、塑料等材料的厚度測量。其特點(diǎn)是放射源和探測器分別置于被測物體的兩側(cè)。在原子核反應(yīng)中，當(dāng)原子核發(fā)生 α、 β衰變后，往往衰變到某個(gè)激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的原子核仍是不穩(wěn)定的，并且會(huì)通過釋放一系列能量使其躍遷到穩(wěn)定的狀態(tài)，而這些能量的釋放是通過射線輻射來實(shí)現(xiàn)的，這種射線就是 γ 射線。傳感器將反射波轉(zhuǎn)換成電信號 ， 這些信號會(huì)被儀器數(shù)碼化 ， 數(shù)碼化反射波被分析