【導(dǎo)讀】本文所設(shè)計(jì)的超聲波探傷儀的下位機(jī)以單片機(jī)為控制核心，并搭載。件平臺，開發(fā)了超聲波探傷儀的上位機(jī)程序。測的系統(tǒng)開始進(jìn)入了工業(yè)檢測。隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無損檢測技術(shù)。種或幾種應(yīng)用場合。為使超聲波探傷設(shè)備具有更好的應(yīng)用范圍、更高的處理算法。和更快的更新周期，可采用虛擬式超聲波無損探傷設(shè)備。虛擬超聲探傷系統(tǒng)是利。果，利用軟件功能來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的運(yùn)算、分析和處理。利用輸入輸出(I/O)接。該系統(tǒng)是虛擬儀器技術(shù)與傳統(tǒng)超聲探傷系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物。數(shù)的測量，進(jìn)而對被檢測的材料或工件進(jìn)行性能的評估。對于超聲檢測而言，其。靈活性提出了很高的要求。乏靈活性，不利于用戶二次開發(fā)升級。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，虛擬儀器應(yīng)運(yùn)。能，把數(shù)據(jù)采集和發(fā)送放在單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行，數(shù)據(jù)的處理和分析放在計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行，

　　

【正文】 GND15VCC16U13MAX32 基于單片機(jī) 和虛擬儀器技術(shù)的超聲 探測儀的 設(shè)計(jì) 21 圖 串口傳輸電路 600V 電源電路 此 600V 電源加在發(fā)射電路中的 Vch 端。在常用的超聲檢測系統(tǒng)中， VH 電壓在數(shù)十伏至幾百伏的范圍內(nèi)。為充分激發(fā)探頭的壓 電性能，采用了 600 V 的高壓直流電源模塊。高電壓升壓電源電路 :交流 220V 轉(zhuǎn)直流 600V 電源電路如圖 310 所示： FS1BB2IS3R1/C4GND5OUT6VCC7Vref8U8FAN7553D4Bridge1T1Trans Ideal50Hz220V330uFC18330R28110KR29C19T2Trans3D510R30D6DiodeQ5R31R32Res21uFC2040R33D1022uFC2118KR34C221uFC23C245KR35D11 D12100uFC25100uFC26Text600v 電源 圖 交流 220v 轉(zhuǎn) 600v 直流電源 規(guī)格： 輸入電壓 = 220V177。10% 50/60Hz 輸出電壓 = 0600Vdc 開關(guān)頻率： 70100kHz 電壓檢測電壓等級限制 FAN7554 數(shù)據(jù)是 。 5V 電源電路 、 +5V 電源產(chǎn)生電路 此 +5v 電源為硬件電路圖中的各種器件提供電源電壓 ， 如圖 311 所示，為 +5v 電源產(chǎn)生電路： 基于單片機(jī) 和虛擬儀器技術(shù)的超聲 探測儀的 設(shè)計(jì) 22 IN13OUT2GNDU10L7805CP220uFC27100nFC2810uFC29100pFC30R36DS1LED1T3TransD13Bridge15v 電源產(chǎn)生電路 圖 5v 電源產(chǎn)生電路 規(guī)格： 輸入電壓 = 220V177。10% 50/60Hz 輸出電壓 = 05600Vdc 開關(guān)頻率： 70100kHz 5V 電源產(chǎn)生電路 此 5v電源產(chǎn)生的直流偏移電壓加在緩沖檢波電路中， 其作用是調(diào)節(jié)噪聲對顯示基線的影響。如圖 312 所示，為 5v 電源產(chǎn)生電路： 圖 5v 電源產(chǎn)生電路 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的超聲波探測的軟件設(shè)計(jì)主要包括系統(tǒng)初始化、超聲波發(fā)出信號、超聲波采集、 A/D 轉(zhuǎn)換、信號處理、串口通信?；趩纹瑱C(jī)的超聲波探測 儀的系統(tǒng)流程圖如圖所示。經(jīng)過以上軟件的處理就能把基于單片機(jī)的超聲波探測儀采集到的探傷信號通過基于單片機(jī) 和虛擬儀器技術(shù)的超聲 探測儀的 設(shè)計(jì) 23 串口傳送到計(jì)算機(jī)中，利用計(jì)算機(jī)中的探傷處理軟件獲取探傷信息。 系 統(tǒng) 初 始 化超 聲 波 發(fā) 出 信 號串 口 發(fā) 送D / A 轉(zhuǎn) 換D / A 轉(zhuǎn) 換超 聲 波 采 集 信 號信 號 處 理 基于單片機(jī) 和虛擬儀器技術(shù)的超聲 探測儀的 設(shè)計(jì) 24 第 4 章 LabVIEW 上位機(jī) 設(shè)計(jì) 4． 1 程序結(jié)構(gòu) 超聲波探傷系統(tǒng)是 基于 LabVIEW 編寫 ，主要實(shí)現(xiàn) 超聲波數(shù)據(jù) 的 采集 、處理、分析 、顯示和存儲。 超聲波信號通過基于單片機(jī) 的超聲波 探傷 系統(tǒng)，通過串口 傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。在計(jì)算機(jī)中利用 LabVIEW實(shí)現(xiàn)超聲波 探傷的 檢測。在本系統(tǒng)中 為了 增加 軟件 的 操作權(quán)限，本設(shè) 計(jì)還增加了用戶登錄功能 ， 只有相應(yīng)權(quán)限的操作者使用相應(yīng)的 密碼 才能登錄系統(tǒng)，對系統(tǒng)進(jìn)行操作。 整個(gè) 系統(tǒng) 主要 包括系統(tǒng)初始化、用戶登錄、 串口通信 、 信號 顯示、信號比較 、探傷顯示 和信號保存， 整個(gè)系統(tǒng) 的流程如圖 8 所示 。 系 統(tǒng) 初 始 化用 戶 登 錄信 號 采 集信 號 處 理數(shù) 據(jù) 保 存保 存 ？傷 痕 ？ 傷 痕 分 析傷 痕 位 置 和程 度 圖 8 流程圖 4． 2 程序界面 超聲波探傷系統(tǒng)的 界面如 圖 9 所示， 可見 利用 LabVIEW 開發(fā)的系統(tǒng)界面具有良好的基于單片機(jī) 和虛擬儀器技術(shù)的超聲 探測儀的 設(shè)計(jì) 25 人機(jī)交互界面 ， 非常美觀。 以用 LabVIEW 創(chuàng)建超聲波探傷系統(tǒng)沒有使用一個(gè)代碼，所有的控件都是通過拖動(dòng)的形式進(jìn)行創(chuàng)建的，這樣既能簡單方便的創(chuàng) 建人機(jī)交互界面，又能降低難度。從 圖 9中可以 直觀 的看出界面主要 分為信號 顯示 區(qū) 、報(bào)警區(qū)、數(shù)據(jù)保存 區(qū) 和系統(tǒng)操作界面區(qū)。 每一區(qū)都具有自己響應(yīng)的功能，不同區(qū)的作用在下面進(jìn)行詳細(xì)的介紹。 圖 9 系統(tǒng)界面 信號 顯示區(qū)如圖 10 所示 ， 主要是實(shí)現(xiàn) 超聲波波形 的顯示 曲線，此外在 界面還有 波形 的實(shí)時(shí)顯示控件，顯示實(shí)時(shí) 振幅 。 這些數(shù)據(jù)的采集和顯示，都只是通過控件對應(yīng)的面板的變量實(shí)現(xiàn)的，并沒有通過一句代碼，所有的數(shù)據(jù)操作都是通過連線的方式進(jìn)行的。 圖 10 系統(tǒng) 顯示 探傷線束 區(qū) 如圖 11 所示 ， 主要 包括 探傷位置 的顯示和傷痕 幅度 的顯示。 基于單片機(jī) 和虛擬儀器技術(shù)的超聲 探測儀的 設(shè)計(jì) 26 圖 11 系統(tǒng) 報(bào)警 數(shù)據(jù) 保存區(qū)如圖 12 所示 ， 主要包括保存路徑和保存 確定按鈕 ， 在 確定要保存數(shù)據(jù)時(shí) 確定 需要保存的路徑，點(diǎn)擊保存按鈕系統(tǒng)就會把采集到的數(shù)據(jù)自動(dòng)保存在 txt文檔中。 圖 12 系統(tǒng) 保存 系統(tǒng) 操作區(qū)如圖 13 所示，主要包括 登錄 和系統(tǒng)退出按鈕，系統(tǒng)登錄時(shí) 需要 選擇用戶名和輸入密碼，只有兩者 正確 才能 進(jìn)入 界面。 圖 13 系統(tǒng)操作 4． 5 系統(tǒng)軟件 超聲波探傷系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件如圖 14 所示， LabVIEW 是圖形化的語言，他把代碼轉(zhuǎn)化為圖形化的控件函數(shù)， 可以明了 直觀的為編程人員提高編程環(huán)境。利用 LabVIEW 進(jìn)行系統(tǒng) 的編程，可以簡單直觀地在程序面板中添加系統(tǒng)需要的函數(shù)，這樣可以輕松地創(chuàng)建程序結(jié)構(gòu)。 超聲波探傷系統(tǒng) 的程序后面板部分就是實(shí)現(xiàn)用戶界面中系統(tǒng)設(shè)置、信號顯示系統(tǒng)和系統(tǒng)按鍵的操作的控制。為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)按鍵的控制， 超聲波探傷系統(tǒng) 的按鍵控制部基于單片機(jī) 和虛擬儀器技術(shù)的超聲 探測儀的 設(shè)計(jì) 27 分采用了事件結(jié)構(gòu)。 LabVIEW 的事件結(jié)構(gòu)在一定程度上提高了 CPU 的效率，但是事件結(jié)構(gòu)具有三大黃金法則，時(shí)間結(jié)構(gòu)必須放在循環(huán)結(jié)構(gòu)中，事件結(jié)構(gòu)外的循環(huán)必須有單獨(dú)的結(jié)束操作，事件結(jié)構(gòu)內(nèi)不能放置循環(huán)結(jié)構(gòu)。但是本系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集功能，而數(shù)據(jù)的采集必須放置在循環(huán)結(jié)構(gòu)中。為了發(fā)揮事件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) 和避免在事件結(jié)構(gòu)中放置循環(huán)結(jié)構(gòu)，本論文設(shè)計(jì)的電化學(xué)測控系統(tǒng)采用了基于事件結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)者消費(fèi)者循環(huán)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的軟件框圖如圖14所示。這樣既保留了使用事件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，也能夠使用循環(huán)結(jié)構(gòu)采集數(shù)據(jù)。 14 軟件 框圖 從圖中可以看出基于 LabVIEW設(shè)計(jì)的超聲波探傷系統(tǒng)的程序框圖是圖形話的編程語言，它主要包括事件的捕捉和事件的處理。在此程序中主要是響應(yīng)登陸按鈕的事件，當(dāng)?shù)顷懓粹o按下時(shí)，系統(tǒng)就會在事件結(jié)構(gòu)中捕捉到按鈕的按下。當(dāng)?shù)顷懓材莅聪聲r(shí)，登陸對話框就會彈出，此時(shí)需要在登陸對話框中選擇登陸名和密碼，若選擇的用戶名與 系統(tǒng)設(shè)置的密碼對應(yīng)起來，系統(tǒng)就會登陸成功，系統(tǒng)登陸后就會通過基于消費(fèi)者生產(chǎn)者循環(huán)的結(jié)構(gòu)發(fā)出登陸的消息，消息經(jīng)過系統(tǒng)的判斷就會如系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的采集、處理、分析、基于單片機(jī) 和虛擬儀器技術(shù)的超聲 探測儀的 設(shè)計(jì) 28 操作和數(shù)據(jù)的顯示以及數(shù)據(jù)的保存。 基于單片機(jī) 和虛擬儀器技術(shù)的超聲 探測儀的 設(shè)計(jì) 29 結(jié)論 本 本文利用單片機(jī)技術(shù)和 LabvIEW 技術(shù)實(shí)現(xiàn)超聲波探傷儀的設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)主要包括基于單片機(jī)的超聲波探傷儀的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)以及基于 LabVIEW 的上位機(jī)的設(shè)計(jì)。本文所設(shè)計(jì)的超聲波探傷儀的下位機(jī)以單片機(jī)為控制核心，并搭載超聲波采集和發(fā)生信號電路，通過串口傳輸?shù)缴衔粰C(jī)上，上位機(jī)以 LabVIEW 為軟件平臺，開發(fā)了超聲波 探傷儀的上位機(jī)程序。 基于單片機(jī) 和虛擬儀器技術(shù)的超聲 探測儀的 設(shè)計(jì) 30 致謝 本論文是在 XXX 老師的 基于單片機(jī) 和虛擬儀器技術(shù)的超聲 探測儀的 設(shè)計(jì) 31 參考文獻(xiàn) [1] 金顯賀，王昌長，王忠東，等 ． 一種用于在線檢測局部放電的數(shù)字濾波技術(shù) [J] ． 清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 1993， 33（ 4）： 6267． [3] 陳汝全 ,林水生 ,夏利 .實(shí)用微機(jī)與單片機(jī)控制技術(shù) [M].成都 : 電子科技大學(xué)出版社 , 1998。 [3] 謝建 .超聲液位測量儀的研究 .自動(dòng)化儀 [J ] , (2) : 1215。 [4] 丁義元等 .高精度測距雷達(dá)研究 .電子測量與儀器學(xué)報(bào) 。 [5] 沈小豐 等 .電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ) .清華大學(xué)出版社 130141。 [6] 劉福順，湯明 .無損檢測基礎(chǔ) .北京北京航空航天大學(xué)出版社 20xx [7] 應(yīng)崇福。超聲學(xué)。北京科學(xué)出版社， 1990 [8] 蔣危平 .超聲波探傷儀發(fā)展簡史。無損測 .1997:24— 25 [9] 張旭輝，馬宏偉。超聲無損檢測技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢?，F(xiàn)狀 趨勢 戰(zhàn)略， 20xx:24— 26 [10] 張易知，肖嘯等 .虛擬儀器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) .西安 :西安電子科技大學(xué)出版社， 20xx