CN104833721B - 用于超声波探伤仪的闸门内回波增益独立控制方法 - Google Patents
用于超声波探伤仪的闸门内回波增益独立控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于超声波探伤仪的闸门内回波增益独立控制方法，属于超声波探伤技术领域。该方法由以下模块协同工作实现：增益控制模块、双通道放大模块、双通道A/D采集模块、数字信号处理模块。利用双通道放大模块，实现不同回波信号增益的单独控制；利用双通道A/D采集模块，实现了不同增益下的回波信号的同步采集；利用数字信号处理模块，实现了两个不同增益下的回波信号的实时拼接，使得在波形显示屏中可以同时观测到不同增益下的回波信号。
Description
技术领域
本发明属于超声波探伤技术领域，特别是提供了一种用于超声波探伤仪的闸门内回波增益独立控制方法，适用于铸件或锻件的超声波探伤。
背景技术
在铸件或锻件的超声波探伤过程中，往往需要同时监测底波和缺陷波。缺陷波信号较弱，而底波信号较强。通常情况下，为了保证内部缺陷不出现漏检或误检，需要将仪器的增益调节至较高水平；此时，底波信号的顶峰往往已经超出屏幕的显示范围，波形表现为平顶现象。此时，若工件底部有大的疏松时，可能会出现漏检。而现有大多数超声波探伤仪往往只能设定单一的增益值，无法满足同时观测底波和缺陷波的需求。
针对上述问题，提出一种能够针对闸门内回波增益独立控制的方法，即：用闸门框住需要独立控制增益的回波信号，针对正常回波和需要独立控制的回波分别设置不同的增益值。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于超声波探伤仪的闸门内回波增益独立控制方法，用于解决探伤过程中，需要单独调节闸门内回波信号增益的问题。
基于上述目的，本发明提出的方法由以下模块协同工作实现：增益控制模块101、双通道放大模块102、双通道A/D采集模块103、数字信号处理模块104。
检测信号分两路同时进入双通道放大模块102的两个通道,通过该模块对输入信号进行放大。各通道增益的调节由增益控制模块101设置。增益控制模块的输出与双通道放大模块的控制端口相连。双通道放大模块的输出与双通道A/D采集模块103的模拟输入端直接相连，信号通过双通道A/D采集模块转换为两路数字信号。双通道A/D采集模块的输出与数字处理模块104的输入管脚直接相连。数字处理模块提取其中一路信号中，选定闸门区域内的信号，并与另一路数字信号进行实时拼接，实现闸门内回波增益的独立控制。
本发明设计的增益控制模块101，包括增益设置单元以及双通道D/A组成。增益设置单元的设定正常回波与需要独立控制的回波增益。这两路数字信号与双通道D/A的输入端相连，通过D/A转换，转换为不同的模拟信号。
本发明设计的双通道放大模块102，由两路可调增益放大器组成。用于实现分别对正常回波信号和需要独立控制的回波信号的放大。可调增益放大器的放大倍数由增益控制模块101的输出设置，分两路同时对输入信号进行不同倍数的放大。
本发明设计的双通道A/D采集模块103，由两路AD转换器件组成，用于实时转换并采集两路信号。本模块的输入来自上述双通道放大模块的输出。双通道A/D实现了对两路增益不同信号的的同步转换和采集，并最终将这两路数据送至数字信号处理模块。
本发明设计的数字信号处理模块104，此模块设计采用FPGA完成，其输入为采集模块104的输出信号。提取采集到的一路信号作为显示的主体，将此路信号中需要采用不同增益进行检测的部分，用另一路信号的同区域进行替换。并利用实时同步信号，将这两部分进行无缝拼接。
本发明的核心是通过将信号分两路进入双通道放大模块102，并分别进行增益的调节；再由双通道A/D采集模块103，对两个不同增益的回波信号进行实时采集；最后使用数字信号处理模块104进行实时数据拼接。
本发明具有如下优点：
借助于上述技术方案，本发明利用双通道放大和双通道实时采集技术，在不影响仪器其他性能的前提下，实现了闸门内回波增益的独立控制功能，特别适用于在铸件或锻件的超声波探伤过程中，需要同时监测底波和缺陷波的情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所使用的附图作简单的介绍。
图1是本发明提出的方法的结构示意图。
图2是探伤仪信号增益设置为A(增益值较小)时，当被测试块中有缺陷时，探伤仪A扫波形曲线。
图3是探伤仪信号增益设置为B(增益值较大)时，当被测试块中有缺陷时，探伤仪A扫波形曲线。
图4是数字信号处理模块对图2和图3的波形数据进行拼接后的A扫波形曲线。
具体实施方式
鉴于现有大多数超声波探伤仪往往只能设定单一的增益值，无法满足同时观测底波和缺陷波的需求，本发明提供一种高性能的闸门内回波增益独立控制方法，以下结合附图对本发明进行详细说明。
本实施例提供的闸门内回波增益独立控制方法的结构，如图1所示，其中包括增益控制模块101、双通道放大模块102、双通道A/D采集模块103、数字信号处理模块104。
增益控制模块101，用于控制各级放大模块的增益。
双通道放大模块102，用于实现分别对正常回波信号和闸门内回波信号放大。
双通道A/D采集模块103，用于实时采集正常回波信号和闸门内回波信号。
数字信号处理模块104，用于实现数据拼接，波形显示以及其他控制功能。
本实施例的具体工作原理如下：
在仪器操作界面将闸门框住需要单独增益调节的回波，并分别设置正常回波增益A和闸门内回波增益B。增益控制模块101根据增益A和增益B的值，分别计算双通道放大模块102中每个通道的增益值，并发出控制信号设定到该值。
超声波接收探头接收超声波信号并转化为电压信号，将信号送至双通道放大模块102。双通道放大模块中有两个基本放大模块，分别根据上述增益控制模块101发出的控制值，对信号分别进行放大或缩小；本模块输出两个相位一致、幅值不等的超声波回波电压信号。
双通道A/D采集模块103对上述两个相位一致、幅值不等的超声波回波电压信号进行同步、实时采集，得到两组回波电压数据，其波形图分别如图2、图3所示。
数字信号处理模块104将图2中闸门框住的回波电压数据(声程330至390)直接覆盖掉图3中相同位置区间的回波电压数据，实现数据的拼接并将其显示在仪器的显示屏上,拼接结果如图4所示。
Claims (5)
1.一种用于超声波探伤仪的闸门内回波增益独立控制方法，其特征在于，该方法由以下模块协同工作实现：增益控制模块(101)、双通道放大模块(102)、双通道A/D采集模块(103)、数字信号处理模块(104)；其中：
检测信号分两路同时进入双通道放大模块(102)的两个通道,通过该模块对输入信号进行放大；各通道增益的调节由增益控制模块(101)设置，增益控制模块的输出与双通道放大模块的控制端口相连；双通道放大模块的输出与双通道A/D采集模块(103)的模拟输入端直接相连，信号通过双通道A/D采集模块转换为两路数字信号；双通道A/D采集模块的输出与数字信号处理模块(104)的输入管脚直接相连；数字信号处理模块(104)提取其中一路信号，选定闸门区域内的信号，并与另一路数字信号进行实时拼接，实现闸门内回波增益的独立控制。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述的增益控制模块(101)包括增益设置单元以及双通道D/A；增益设置单元设定正常回波与需要独立控制的回波增益；这两路数字信号与双通道D/A的输入端相连，通过D/A转换，转换为不同的模拟信号。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述的双通道放大模块(102)由两路可调增益放大器组成；用于实现分别对正常回波信号和需要独立控制的回波信号的放大，可调增益放大器的放大倍数由增益控制模块(101)的输出设置，分两路同时对输入信号进行不同倍数的放大。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述的双通道A/D采集模块(103)由两路AD转换器件组成，用于实时转换并采集两路信号；本模块的输入来自上述双通道放大模块的输出，双通道A/D实现了对两路增益不同信号的同步转换和采集，并最终将这两路数据送至数字信号处理模块。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述的数字信号处理模块(104)采用FPGA完成，其输入为双通道A/D采集模块(103)的输出信号；提取采集到的一路信号作为显示的主体，将此路信号中需要采用不同增益进行检测的部分，用另一路信号的同区域进行替换；并利用实时同步信号，将这两部分进行无缝拼接。
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