【正文】 (53)然后通過復數(shù)坐標至極坐標轉(zhuǎn)換，求出極徑和極角，即： (54) (55)這樣就得到了極坐標系上的連續(xù)的點，這些點連接起來就構(gòu)成了信號的包絡線。完成上述信號提取的過程稱之為包絡檢波。檢波后有部分信號存在毛刺，這將給計算幅值和相位帶來較大誤差，因此需要對信號進行平滑處理，以消除毛刺。在工程上常用的平滑方法有滑動平均法和最小二乘直線擬合，這里采用滑動平均法[18]?；瑒悠骄ê喎Q滑窗，它是一邊移動窗口一邊對數(shù)據(jù)進行加權(quán)平均。 滑動平均原理設有毛刺的時間信號為，對其進行n次采樣后形成離散序列。第k點為中心，前后各i點共點取加權(quán)平均，得到，即 (51)式51中表示由點組成的對稱加權(quán)函數(shù)，稱為窗函數(shù)，w為常數(shù)。圖中為三角形函數(shù)，窗口寬度。將k值由逐次滑動至，則所得離散信號較原信號要平滑得多。因為加權(quán)函數(shù)是一個對稱函數(shù)，所以曲線兩端有個點不能進行平滑，這對n值較大的情況是不會影響總體效果的。窗函數(shù)的選擇很重要，常用的窗函數(shù)有矩形窗、三角窗、拋物線窗等。由于矩形窗算法簡單、運算速度快，因此選用矩形窗，其算式為： (52)這里取，N為窗口寬度，即。不檢波方式則相應的比較簡單。在信號經(jīng)過檢波后，我們就可以選擇數(shù)據(jù)保存了，這里定義保存格式為二進制式。該程序利用Open/Create/Replace File將數(shù)據(jù)送給Write to Binary File，保存為一個二進制文件。在程序執(zhí)行過程中，加入了“幅值和電平測量”，檢測出峰值后，加入比較器，當峰值大于某個特定值時才進行保存工作。這樣便于實時檢測保存。使用二進制文件(binary file)可以保存數(shù)組數(shù)據(jù)，并且可以訪問文件里的指定數(shù)據(jù)或隨機訪問文件里的數(shù)字。二進制文件與文本文件不同，文本文件對用戶來說是可讀的，而二進制文件一般只能由機器讀取。二進制是保存數(shù)據(jù)最緊湊、最快捷的格式。因為他們使用的硬盤空間非常少，使用1字節(jié)的硬盤空間可以表示256個值。并且當用戶存儲或獲取數(shù)據(jù)時，不需要把數(shù)據(jù)從二進制轉(zhuǎn)換成ASCII形式，因而讀取數(shù)據(jù)的速度非?？臁１４鏀?shù)據(jù)后，為了驗證所保存的數(shù)據(jù)是否可讀，我們選擇了讀取文件按鈕，顯示所保存的數(shù)據(jù)。 該程序可分為以下3個部分，其功能分述如下[14]：(1) 選擇要讀取的文件并打開。使用的VI是File Dialog和Open/Create/Replace File。(2) 用文件所有數(shù)據(jù)的總字節(jié)數(shù)除以每個數(shù)據(jù)單元所占字節(jié)數(shù)，從而計數(shù)出文件中是數(shù)據(jù)樣本個數(shù)，并讀出全部數(shù)據(jù)。這里的數(shù)據(jù)類型是雙精度，故占據(jù)8個字節(jié)。使用的VI是Get File Size和Read from Binary File。(3) 關(guān)閉文件并檢查可能產(chǎn)生的錯誤。使用的VI是Close File和錯誤輸出。 虛擬儀器軟件采用LabVIEW編寫，軟件設計包括兩個方面，一方面是用戶界面的設計，另一方面是應用程序的設計，通過PCI6221數(shù)據(jù)采集卡接收缺陷信號并分析、處理、顯示。用戶界面的設計做到了操作直觀、簡單?；夭ㄐ盘栵@示采用了射頻顯示和視頻顯示兩種方法，便于比較。第六章 調(diào)試及總結(jié)LabVIEW的程序錯誤大致可以分為硬件連接錯誤、I/O接口錯誤、程序結(jié)構(gòu)和邏輯錯誤。程序結(jié)構(gòu)和邏輯錯誤是最常見的錯誤。程序調(diào)試利用快捷工具欄中的“運行”、“高亮執(zhí)行”、“斷點設置”進行。錯誤列表提示：程序框圖錯誤，顯示2個錯誤和警告：(1) 創(chuàng)建數(shù)組：包含未連接線或錯誤接線端。(2) 已連接For循環(huán)的輸入至創(chuàng)建數(shù)組的輸入，轉(zhuǎn)換為輸出。從圖中我們看到了一條帶有紅色“X”標記的虛線，這就是錯誤的連接線。找到錯誤后，我們再結(jié)合錯誤列表里的提示，很快我們確定For循環(huán)的輸出沒有連接，對此我們將For循環(huán)的輸出即除法器的輸出連接到創(chuàng)建數(shù)組的輸入端。連接后，很快我們就看到了虛線變成了橘黃色的實線，即連線成功了。這樣我們就糾正了程序中的一個小錯誤。像這種錯誤，程序里有很多，需要細心觀察，認真思考錯誤提示，再結(jié)合錯誤的虛線連接端，我們將有信心糾正所有錯誤。 無誤的連接如果存在語法錯誤，則當啟動快捷工具欄的“運行”按鈕時，該按鈕變成一個折斷的箭頭，程序不能被執(zhí)行。單擊該按鈕，則將彈出錯誤清單窗口，窗口列出錯誤的項目，然后單擊其中任何一個所列出的錯誤，單擊“顯示錯誤”功能按鈕，則出錯的對象或端口就會變成高亮。在“詳細信息”欄里有詳細的錯誤原因，也可以單擊“幫助”功能按鈕打開幫助窗口，窗口中詳細說明了出錯原因以及解決辦法。 運行利用快捷工具欄中的“高亮執(zhí)行”按鈕，該圖標變成高亮形式，再單擊“運行”按鈕，程序就以較慢的速度運行。，沒有被執(zhí)行的代碼呈灰色顯示，執(zhí)行后的代碼呈高亮顯示，并顯示數(shù)據(jù)流上的數(shù)據(jù)值。這樣，就可以根據(jù)數(shù)據(jù)流流動狀態(tài)，跟蹤程序的執(zhí)行。 使用斷點工具可以在程序的某一地點終止程序執(zhí)行，用探針或者單步執(zhí)行方式查看數(shù)據(jù)。用工具模板上的“斷點”工具，單擊希望設置或者清除斷點的地方，該處即為所設置的斷點。當VI程序運行到斷點設置處，程序被暫停在將要執(zhí)行的節(jié)點。單擊單步執(zhí)行按鈕，閃爍的節(jié)點被執(zhí)行，下一個將要執(zhí)行的節(jié)點變?yōu)殚W爍，表明它將要執(zhí)行。也可以單擊快捷工具欄中的“暫?！卑粹o。這樣，程序?qū)⑦B續(xù)執(zhí)行到下一個斷點。通過設置探針來查看框圖程序流流經(jīng)某一根連線的數(shù)據(jù)值。當探針設置完畢以后會出現(xiàn)一個探針顯示窗口。該顯示窗口中的數(shù)據(jù)即為該連線上的數(shù)據(jù)值。運行VI時，在框圖程序窗口的工具條中選擇Highlight Execution按鈕，LabVIEW會在框圖程序上實時地顯示程序執(zhí)行的進程，每一條數(shù)據(jù)連線、每一個端口中流過的數(shù)據(jù)。本課題是就目前國內(nèi)虛擬儀器技術(shù)還相對落后、研究剛剛起步的情況下提出的。在硬件電路部分實現(xiàn)了超聲波發(fā)射、數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)裙δ?，達到了最初設計時提出的功能要求。探傷精度也達到了預定要求。儀器在以下幾方面將有突破：(1) 硬件電路由PCI6221數(shù)據(jù)采集卡和計算機組成，相比目前國內(nèi)一市場上現(xiàn)有的超聲探傷儀，成本大幅度下降。(2) 操作界面圖形化顯示，不需要手動操作儀器各個旋扭，使操作簡單方便。(3) 儀器功能沒有固化，根據(jù)自己的使用要求，用戶還可以自己通過軟件增加所需功能，使得儀器設計更加開放。(4) 系統(tǒng)可方便的利用計算機強大的網(wǎng)絡功能，擴展儀器的遠程監(jiān)控功能。當然，由于時間、實驗條件和設計者自身水平等關(guān)系，有些功能還不理想，設計還需要進一步改進。就硬件而言，為了進一步提高測量精度，實現(xiàn)更完善的探傷功能，系統(tǒng)會對硬件速度提出更高的要求，系統(tǒng)硬件速度的提高包括兩個方面，一是控制核心速度的提高，在以后進一步的研究中，可以采用速度更快，I/O功能更多的芯片。另一個影響系統(tǒng)速度的瓶頸是通信協(xié)議。系統(tǒng)硬件接口電路只起到數(shù)據(jù)采集的作用，數(shù)據(jù)的處理是在計算機上進行的，因此，對大量數(shù)據(jù)的采集處理，傳輸速度是一個很重要的參數(shù)。PCI插槽是基于PCI(Peripheral Component Interconnect)局部總線而設計的擴展插槽，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)。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)采集卡與計算機，使得計算機可以讀取采集卡所采集的數(shù)據(jù)。在軟件方面，界面的設計可以進一步的改進，使得更加美觀同時使用方便。超聲波信號處理的新技術(shù)在近年來發(fā)展的非?？?，可以更多的利用這些技術(shù)來對信號進行分析處理，用以更多提取缺陷的特征成分。隨著計算機網(wǎng)絡的迅速普及，遠程控制作為計算機網(wǎng)絡的一項關(guān)鍵技術(shù)，也越來越受到重視。越來越多的網(wǎng)絡、工控、管理控制軟件都將實現(xiàn)或強化此項功能。在探傷方面，引入虛擬儀器技術(shù)，利用計算機強大的網(wǎng)絡功能，儀器的遠程監(jiān)控也很容易實現(xiàn)，遠程監(jiān)控功能的引入無疑將成為超聲波探傷儀一個亮點被大量的開發(fā)和應用。參考文獻l. (D)，西安：西安理工大學，20052. [J]，現(xiàn)代科學儀器，1999,4(2):69.3. 王鐵楠，[J]，機械傳動，2005,29(4):7879.4. [M]，北京：機械工業(yè)出版社，2007,47.5. 郭華. 基于PCI總線的虛擬超聲波探傷儀的實現(xiàn)(D)，南京：南京航空航天大學，20026. [M]，北京：機械工業(yè)出版社，2004.7. [M]，北京：化學工業(yè)出版社，2003.8. 胡金萍，[J]，山西電子技術(shù)（應用實踐），2006,1(3):5253.9. 俞鐵岳，林建歡，黃宜堅. 虛擬儀器和LabVIEW簡介[J]，福建電腦，2004,1(2):23.10. [M]，北京，清華大學出版社，2006.11. 余成波，[M]，重慶： 重慶大學出版社，2006.12. [M]，北京：國防工業(yè)出版社，2006.13. 沈大鵬，[J]，無損檢測，2002,24(2):6477.14. 侯國屏，王珅，葉齊鑫. [M]，北京，清華大學出版社，2005:170172.15. Aleshin,.,Voshchanov,..Ultrasonic methods in flaw detection[J], Ultrasonic applications,1995. 16. 王仲生，[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2002.17. 李智，陳祥初，[J]，測試技術(shù)學報2002,16(2):92.18. 郭諄欽，[J]，長沙航空職業(yè)技術(shù)學院學報，2006,6(2):5253.19. 蔡蘭，陳禎，張景如. 基于LabVIEW軟件的虛擬數(shù)字超聲探傷儀設計[J]，無損檢測，2005,27(4):192194.20. 鐘飛，[J]，湖北工業(yè)大學學報，2005,20(5):102107.21. 劉志輝，[J]，新技術(shù)應用，2007,5(1):79.22. 張毅，[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2004.23. [J]，邢臺職技術(shù)學院學報，2004,21(5):3949.24. [J]，裝備博覽，2004:56.25. [M]，北京：機械工業(yè)出版社，2005.26. [J]，高等函授學報(自然科學版)，2004,17(3):2644.27. Iizuka,Yukinori. Real time digital signal processing of online ultrasonic flaw detection[J], Digital signal processing,1995.28. ZhangHui, multichannel online ultrasonic flaw detection system[J], Ultrasonic devices,2005. 附錄A 虛擬超聲波探傷儀射頻顯示程序框圖附錄B 虛擬超聲波探傷儀視頻顯示程序框圖致謝　　　　　　本設計自始至終是在楊立清導師的精心指導下完成的。從論文的選題、任務指導、理論研究、實驗設計等方面，無不傾透了導師大量的心血和辛勞；楊老師教學嚴謹，在設計過程中，她悉心指導我們學習新的知識，如本設計的最重要軟件LabVIEW。從開始的不了解、不熟悉，到如今的熟練操作，這些都離不開楊老師的諄諄教誨。在此，向楊老師表示最衷心的感謝。在我的課題進展中，同時還得到了同班同學張國華、同學王曉以及其他實驗室同學好友的熱心幫助和支持，在此向他們表示最真摯的感謝。還要感謝曾經(jīng)啟發(fā)和幫助過我的許許多多的老師，同時還要感謝于百忙之中抽出時間評閱論文的老師們。 2008年6月10日