CN106469501A - 声发射检测仪多路数据采集模块 - Google Patents
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Abstract
本发明声发射检测仪多路数据采集模块,实现了数据的高速采样、高精度、零延时这一声发射检测***要求。本发明包括六个通道、FPGA模块、数据暂存单元SDRAM和上位机,所述每个通道的输出端均与FPGA模块的信号输入端相连;所述每个通道均包括声发射传感器、前置放大器、增益调节电路、模数转换电路;所述声发射传感器的信号输出端连接前置放大器的信号输入端,所述前置放大器的信号输出端连接增益调节电路的信号输入端,所述增益调节电路的信号输出端连接模数转换电路的信号输入端,所述模数转换电路的信号输出端连接FPGA模块的信号输入端;所述FPGA模块的数据输出端通过无线网络与上位机通信,所述FPGA模块与数据暂存单元SDRAM通过总线连接,所述无线网络为以太网。
Description
技术领域
本发明属于仪器仪表检测技术领域,具体地涉及声发射检测仪多路数据采集模块。
背景技术
保障现役飞机安全可靠飞行,延长其安全使用期限,首要任务就是要发现早期裂纹,通过早期预防性维护及修理。材料或者构件在外加载荷的作用下,其内部迅速释放能量而产生瞬态弹性波,这种现象称为声发射。声发射与常规无损检测技术相比有2 个基本特点:一是对动态缺陷敏感,在缺陷萌生和扩展过程中能实时发现;二是声发射波来自缺陷本身而非外部,可以得到有关缺陷的丰富信息,检测灵敏度与分辨率高。因此,在飞机疲劳损伤检测中,声发射检测是一种重要检测手段。
为了得到较高的采样精度及传输速率,声发射测试仪器通常采用有线的传输方式,数据直接通过电脑的PCI插槽或者USB送至计算机。而在采样节点比较多,信道容量一定的情况下,必须降低采样速率;另外此类仪器只能测试相对物固定不动的目标,如果相对目标移动则无法测量;在现场条件恶劣的环境下,此类测量势必增加检测人员的劳动强度。
发明内容
本发明就是针对上述问题,弥补现有技术的不足,提供声发射检测仪多路数据采集模块;本发明实现了数据的高速采样、高精度、零延时这一声发射检测***要求。
为实现本发明的上述目的,本发明采用如下技术方案。
本发明声发射检测仪多路数据采集模块,包括六个通道、FPGA模块、数据暂存单元SDRAM和上位机,所述每个通道的输出端均与FPGA模块的信号输入端相连;其结构要点是:所述每个通道均包括声发射传感器、前置放大器、增益调节电路、模数转换电路;所述声发射传感器的信号输出端连接前置放大器的信号输入端,所述前置放大器的信号输出端连接增益调节电路的信号输入端,所述增益调节电路的信号输出端连接模数转换电路的信号输入端,所述模数转换电路的信号输出端连接FPGA模块的信号输入端;所述FPGA模块的数据输出端通过无线网络与上位机通信,所述FPGA模块与数据暂存单元SDRAM通过总线连接,所述无线网络为以太网。
作为本发明的一种优选方案,所述声发射传感器采用R15A。
作为本发明的另一种优选方案,所述前置放大器采用1220 -100-300BP。
作为本发明的另一种优选方案,所述增益调节电路由一级运放AD8066、二级运放AD8066和差分运放AD8065级联构成。
作为本发明的另一种优选方案,所述模数转换电路由A/D转换芯片AD9226构成。
作为本发明的另一种优选方案,所述FPGA模块采用EP2C8Q208C8。
本发明的有益效果是。
本发明提供的声发射检测仪多路数据采集模块,包括六个通道,所述每个通道均包括声发射传感器、前置放大器、增益调节电路、模数转换电路;以FPGA模块为核心,和A/D转换芯片AD9226组成的多路数据采集处理模块。首先将声发射传感器检测的信号进行放大、增益调节;再将调制后的模拟信号通过A/D转换芯片AD9226进行模数转换,同时将采集的多路数据存入SDRAM中;采集的数据可以通过无线方式送至上位主机进行数据分析处理。本发明采样精度高,处理速度快,满足实际要求;通过FPGA控制模数转换,实现了数据的高速采样、高精度、零延时这一声发射检测***要求。
附图说明
图1 是本发明声发射检测仪多路数据采集模块的总体结构框图。
图2是本发明声发射检测仪多路数据采集模块的增益调节电路连接图。
图3是本发明声发射检测仪多路数据采集模块的模数转换电路连接图。
具体实施方式
如图1所示,为本发明声发射检测仪多路数据采集模块的总体结构框图。图中,包括六个通道、FPGA模块、数据暂存单元SDRAM和上位机,所述每个通道的输出端均与FPGA模块的信号输入端相连;其结构要点是:所述每个通道均包括声发射传感器、前置放大器、增益调节电路、模数转换电路;所述声发射传感器的信号输出端连接前置放大器的信号输入端,所述前置放大器的信号输出端连接增益调节电路的信号输入端,所述增益调节电路的信号输出端连接模数转换电路的信号输入端,所述模数转换电路的信号输出端连接FPGA模块的信号输入端;所述FPGA模块的数据输出端通过无线网络与上位机通信,所述FPGA模块与数据暂存单元SDRAM通过总线连接,所述无线网络为以太网。
所述声发射传感器采用R15A;所述R15A频带在50~200kHz的声发射传感器R15A,该传感器谐振频率为75kHz,适合在高灵敏度的检测场合中使用。所述前置放大器采用1220 -100-300BP。
所述增益调节电路由一级运放AD8066、二级运放AD8066和差分运放AD8065级联构成。
如图 2 所示,为本发明声发射检测仪多路数据采集模块的增益调节电路连接图。图中,包括一级运放AD8066、二级运放AD8066和差分运放AD8065,电阻R1、R2、R3、R4、R5、滑动变阻器R6,电容C1,稳压二极管D1、D2;所述一级运放AD8066的负极端接入+2V的参考电压VREF2,正极端和输出端共同连接电阻R1的一端,电阻R1的另一端连接电阻R2的一端和二级运放AD8066的正极端;所述二级运放AD8066的输出端连接电阻R2的另一端和电阻R3的一端,电阻R3的另一端连接稳压二极管D1的阳极、D2的阴极、R4的一端、差分运放AD8065的负极端,电阻R4的另一端连接差分运放AD8065的Vout端;所述差分运放AD8065的正极端连接电阻R5、滑动变阻器R6的一端,所述差分运放AD8065的正极端稳压管D1的阴极端、稳压管D2的阳极。所述电容C1为隔直电容,VREF2为***+2V的参考电压,先通过前一级运放AD8066经过增益为1的电压跟随,然后再通过后二级运放AD8066进行翻转,输出-2V的参考电压,最后将前置放大信号与-2V的参考电压通过AD8065进行差分运算,稳压二极管D1、D2起限压保护作用。
所述模数转换电路由A/D转换芯片AD9226构成;所述A/D转换芯片AD9226为单路数据转换,其采样精度为12bit,最高采样速率为65MSPS。
如图 3所示,为本发明声发射检测仪多路数据采集模块的模数转换电路连接图。图中,所述AD9226的CLK1脚为FPGA发送的时钟信号,VINA和VINB为模拟量输入端,增益调节后的信号ADCIN通过电阻R11 33Ω的电阻接入AD9226 的VINA 脚作为输入信号;所述AD9226 的VINB脚通过R12 33Ω电阻接入AD9226的VREF脚, 所述电阻R11、R12起限流作用。 AD9226的SENSE引脚接地,VREF 输出2V的标准电压;OTR引脚为信号幅值检测端,当AD9226输入信号幅值超出输入范围时将输出高电平1;通过MODE引脚设置输出数据格式,本发明接地则输出数据为二进制格式,BIT1~BIT12为输出的二进制信号。
可以理解的是,以上关于本发明的具体描述,仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案,本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换,以达到相同的技术效果;只要满足使用需要,都在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.声发射检测仪多路数据采集模块,包括六个通道、FPGA模块、数据暂存单元SDRAM和上位机,所述每个通道的输出端均与FPGA模块的信号输入端相连;其特征在于:所述每个通道均包括声发射传感器、前置放大器、增益调节电路、模数转换电路;所述声发射传感器的信号输出端连接前置放大器的信号输入端,所述前置放大器的信号输出端连接增益调节电路的信号输入端,所述增益调节电路的信号输出端连接模数转换电路的信号输入端,所述模数转换电路的信号输出端连接FPGA模块的信号输入端;所述FPGA模块的数据输出端通过无线网络与上位机通信,所述FPGA模块与数据暂存单元SDRAM通过总线连接,所述无线网络为以太网。
2.根据权利要求 1 所述的声发射检测仪多路数据采集模块,其特征在于:所述声发射传感器采用R15A。
3.根据权利要求1 所述的声发射检测仪多路数据采集模块,其特征在于:所述前置放大器采用1220 -100-300BP。
4.根据权利要求1所述的声发射检测仪多路数据采集模块,其特征在于:所述增益调节电路由一级运放AD8066、二级运放AD8066和差分运放AD8065级联构成。
5.根据权利要求1所述的声发射检测仪多路数据采集模块,其特征在于:所述模数转换电路由A/D转换芯片AD9226构成。
6.根据权利要求1所述的声发射检测仪多路数据采集模块,其特征在于:所述FPGA模块采用EP2C8Q208C8。
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CN112241131A (zh) * | 2020-09-07 | 2021-01-19 | 河北汉光重工有限责任公司 | 一种基于fpga的ad7609多通道模拟信号同步采集*** |
CN113514502A (zh) * | 2020-04-10 | 2021-10-19 | 中国石油化工股份有限公司 | 多维度多参量气体传感器及其制备方法、气体检测方法 |
CN116626171A (zh) * | 2023-07-24 | 2023-08-22 | 之江实验室 | 声发射信号检测***及其方法、故障诊断设备 |
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PB01 | Publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170301 |