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基于LabWindows/CVI的虚拟超声检测系统研究

作　者: 鲁延峰
导　师: 沈晓红
学　校: 北京工商大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 超声检测虚拟仪器 LabWindows/CVI
分类号: TH878.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

超声波检测是当前使用最广泛的无损检测技术之一,它可以在不损伤被检测对象的前提下来检测工件内部的缺陷。目前国内的超声波检测仪器普遍存在硬件电路设计复杂、制造成本高、设计周期长、检测精度和效率低、使用不灵活、升级困难等缺点。针对以上不足,本课题综合应用了超声检测技术、计算机技术、虚拟仪器技术、数字信号处理技术和电子技术等,构建了一种性价比较高的虚拟超声检测系统,增强了超声检测仪器的功能,不仅能完成超声信号的实时采集、处理和分析,还可以通过用户界面软件控制机械扫描完成超声C扫描成像和缺陷的定位、定量和定性分析功能,实现了超声检测的图像化、智能化和自动化。本虚拟超声检测系统由超声检测卡和虚拟超声检测系统软件两部分构成,具有结构简单、性价比高、功能强大等优点。超声检测卡在FPGA的控制下进行超声波的发射、接收、处理、存储,然后由应用程序通过ISA总线对回波数据进行读取、处理和显示。虚拟超声检测系统软件由超声检测卡驱动程序和虚拟超声检测应用软件构成。超声检测卡驱动程序采用WinDriver工具开发,大大降低了开发周期和难度,并且性能效率满足要求。虚拟超声检测系统应用软件在虚拟仪器开发平台LabWindows/CVI下开发,该软件平台集成了丰富的面板控件和函数库,降低了应用软件的开发难度,增强了系统用户界面的灵活性能。经过实验验证,该系统功能强大,界面友好,性能稳定,操作方便,特别是C扫描成像大大增强了缺陷的分析能力,增强了检测的精度和可靠性,提高了检测的自动化程度和效率,具有十分重要的应用价值。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-16
  1.1 超声波检测概述  7-9
    1.1.1 超声波检测的特点  7-8
    1.1.2 超声波检测的发展现状和趋势  8-9
  1.2 国内外超声探伤仪的发展现状  9-12
    1.2.1 国外数字式超声探伤仪现状  9-10
    1.2.2 国内数字式超声探伤仪现状  10-11
    1.2.3 国内外虚拟超声探伤仪现状  11-12
  1.3 虚拟仪器概述  12-14
    1.3.1 虚拟仪器的概念  12-13
    1.3.2 虚拟仪器的优点  13
    1.3.3 虚拟仪器的构成  13-14
  1.4 本课题研究意义和内容  14-16
    1.4.1 本课题研究的意义  14-15
    1.4.2 本课题研究的内容  15-16
第二章虚拟超声检测系统的总体设计  16-21
  2.1 传统A 型脉冲反射式超声检测仪的构成和工作原理  16-19
    2.1.1 A 型脉冲反射式超声检测仪的电路组成与各部分功能  16-18
    2.1.2 A 型脉冲反射式超声检测仪的工作原理  18-19
  2.2 虚拟超声检测系统的总体结构和工作原理  19-20
  2.3 本章小结  20-21
第三章超声检测卡的硬件电路设计  21-41
  3.1 超声波发射电路  21-22
  3.2 超声波接收电路  22-28
    3.2.1 限幅保护电路  23
    3.2.2 程控放大电路  23-25
    3.2.3 模拟滤波电路  25
    3.2.4 数据采集电路  25-28
  3.3 译码电路的设计  28-32
  3.4 FPGA 技术简介  32-36
    3.4.1 FPGA 技术的发展历史  32-33
    3.4.2 FPGA 的优点  33
    3.4.3 FPGA 的典型应用领域  33-34
    3.4.4 FPGA 器件开发环境QuartusⅡ  34-35
    3.4.5 检测卡FPGA 内部资源与引脚配置  35-36
  3.5 检测卡的应用  36-38
    3.5.1 检测卡I/O 功能  36-37
    3.5.2 检测卡I/O 操作  37
    3.5.3 检测卡的使用  37-38
  3.6 超声检测卡的抗干扰设计  38-40
    3.6.1 超声检测卡电路设计中的抗干扰措施  38-39
    3.6.2 印制电路板设计时的抗干扰措施  39-40
  3.7 本章小结  40-41
第四章虚拟超声检测系统的软件设计  41-50
  4.1 超声检测系统的驱动程序设计  41-44
    4.1.1 WinDriver 简介  41-42
    4.1.2 基于WinDriver 的驱动开发方法  42
    4.1.3 开发基于ISA 总线的超声检测卡驱动  42-44
  4.2 虚拟超声检测系统用户界面设计  44-48
    4.2.1 Labwindows/CVI 特点及开发步骤  44-45
    4.2.2 本课题高层用户界面设计  45-48
      4.2.2.1 DAC 曲线制作  45-46
      4.2.2.2 灵敏度校验  46-47
      4.2.2.3 多通道检测  47-48
      4.2.2.4 C 扫图  48
      4.2.2.5 C 数据  48
      4.2.2.6 探伤报告  48
  4.3 本章小结  48-50
第五章超声检测系统的实际应用  50-53
  5.1 测试结果  50-52
  5.2 本章小结  52-53
第六章结论  53-54
参考文献  54-56
附录A  56-63
在学期间发表的论文及科研成果清单  63-64
致谢  64

基于LabWindows/CVI的虚拟超声检测系统研究

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