【正文】 ........................................................ 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。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。 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。 必須有向前和向后發(fā)射的兩只 37176。 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)。 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（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。 (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。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。 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。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（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。 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。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。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。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。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。通常采用改變 0R 的方法來(lái)改變發(fā)射強(qiáng)度。 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。 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)。 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。 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：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 ） 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。 (1) 應(yīng)用程序 應(yīng)用程序含兩個(gè)方面：實(shí)現(xiàn)虛擬面板功能的前面板軟件程序；定義測(cè)試功能的流程圖軟件程序。 LabVIEW也有完善的仿真、調(diào)試工具，如設(shè)置斷點(diǎn)、單步等?？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。反之亦然。在非調(diào)諧式電路中沒(méi)有調(diào)諧元件，發(fā)射出的超聲頻率主要由壓電晶片的固有參數(shù)決定，頻帶較寬。 (2) 確定探傷靈敏度和評(píng)價(jià)缺陷的大小 大多數(shù)的探傷儀都有較大的靈敏度調(diào)整范圍，以便能探測(cè)不同種類、不同厚度的工件。在超聲波探傷中常用的探頭包括直探頭、斜探頭、表面波探頭、雙晶探頭等。現(xiàn)在大多已被脈沖探傷儀所取代。 如：采用水浸法，使縱波以適當(dāng)角度傾斜入射至水和鋼的界面，在鋼中產(chǎn)生折射橫波。 llll cc ?? ?? （ 32） 橫波入射用同樣的方法分析，在特殊情況下，當(dāng)入射角為零，即垂直入射時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)與入射方向相反的反射波，縱波反射角也等于零，這是最簡(jiǎn)單的情況。 1S 與法線的夾角 39。稱為反射波 ；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 ） 14 另一部分將通過(guò)界面進(jìn)入第二介質(zhì)，稱為透射波。 因此表面波只能在固體介質(zhì)中傳播，而不能在 液體和氣體介質(zhì)中傳播。 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 ） 12 (2) 超聲波能量高 超聲波探傷時(shí)的頻率遠(yuǎn)高于聲波，而能量 (聲強(qiáng) )是與頻率的平方成正比。 第五章詳細(xì)敘述了 虛擬 超聲波探傷 儀 的軟件設(shè)計(jì)，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形圖像處理功能，利用 LabVIEW 強(qiáng)大的軟件功能實(shí)現(xiàn)了超聲波 缺陷 回波信號(hào)的顯示與存儲(chǔ)讀取 等操作。一種是根據(jù)全波采樣數(shù)字式超聲波檢測(cè)儀的 工作原理，提取回波整體信息 然后再進(jìn)行其他 處理。對(duì)于軌底橫向缺陷，用折射角 37176。 為了同時(shí)檢查軌頭內(nèi)、外測(cè)至少需要兩只 70176。探頭在 不同位置對(duì)各種傾斜裂紋的探測(cè)原理。這就避免了傳統(tǒng)儀器那種一旦成型、功能就固化、不易再更改的缺陷。 近 幾 年來(lái)我國(guó)超聲波探傷事業(yè)也取得了巨大的進(jìn)步和發(fā)展。 關(guān)鍵詞 ： 虛擬儀器 ； 超聲 波 探傷 ； 數(shù)據(jù)采集 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 ） VI The Design of Online Nondestructive Testing System of Complex Crosssection Heavy Rail —— Using Virtual Instrument to Achieve Ultrasonic Flaw Detection Abstract The current domestic production of ultrasonic flaw detector takes the main microprocessor as the core and a largescale integrated circuit chips as the external intelligence apparatus. Such equipment has a plex circuit design for hardware, high cost of hardware, long design cycles, the equipment functionality and performance are bound by the hardware at the same time, such as it is very difficult to determine the defect for detectors, hardware is needed for upgrade, and so proceed. For these shortings, the design of a virtual instrument technology designed a virtual ultrasonic flaw detector. The equipment includes puter, the software of virtual instrument and mon interface hardware. It fundamentally overes the abovementioned shortings of the traditional apparatus, uses the puter resources, realizes highly intelligent of the apparatus. The design is divided into two parts. One part is the design of hardware, and its role is the traditional ultrasonic flaw detector launching ultrasonic, after measuring heavy rail, PCI6221 data acquisition card receives defective signal, and sends it to the puter. The other part is the software design, which part includes the user interface design and the processing of defects signal and display, and so on. Key words: virtual instruments。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)的各個(gè)方面都有著廣泛的應(yīng)用，體現(xiàn)在改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、成品檢驗(yàn)以及設(shè)備服役的各個(gè)階段，體現(xiàn)在新材料和新技術(shù)的研究中，也體現(xiàn)在保證機(jī)器零件、最終產(chǎn)品的可靠性和安全性上。但是我國(guó)超聲探傷儀就整體水平而言，與發(fā)達(dá)國(guó)家之間存在很大的差距。一些廠家采用計(jì)算機(jī)顯示探傷波形，但實(shí)際上數(shù)據(jù)處理還是采用硬件實(shí)現(xiàn)。探頭，加上 0176。 本章小結(jié) 無(wú)損檢測(cè)是在不損害被探測(cè)對(duì)象使用性能的條件下探測(cè)物體內(nèi)部缺陷的技術(shù)，對(duì)于降低產(chǎn)品成本、提高安全可靠性、改進(jìn)制造工藝都非常重要。 則系統(tǒng) 總體 結(jié)構(gòu) 框圖如圖 。在超聲波探傷系統(tǒng)中，主要運(yùn)用了超聲波在介質(zhì)中的一些傳播原理，因此本章首先簡(jiǎn)要介紹一下有關(guān)超聲波的 基本知識(shí) 。 (4) 超聲波穿透能力強(qiáng) 超聲波在大多數(shù)介質(zhì)中傳播時(shí)，傳播能量損失小，傳播距離大，穿透能力強(qiáng)，在一些金屬材料中其穿透能力可達(dá)數(shù)米。 根據(jù)振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間 分類 根據(jù)振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短又可以把超聲波分為連續(xù)波和脈