管道超声检测系统中数据压缩算法的实现

在海底管道的超声在线检测过程中,由于数据采样频率很高,被检测的管道很长,因而获取的原始数据量很大.为了满足容量相对较小的数据存储设备,开发一种有效的数据压缩系统是必须的;文中从超声检测数据的特点出发,从小波变换和自适应算术编码相结合的角度,研究了超声检测中大容量数据压缩算法;最后,又具体讨论了硬件和软件的实现过程,采用DSP和FPGA结合的系统结构,并且着重讨论了自适应算术编码在FPGA上的实现.     

用于超声导波测温技术的数据采集系统设计

探讨了在超声导波温度测量中一种对超声回波信号进行高速采集的技术.系统采用了两块高速A/D转换芯片在不同的时钟相位条件下,对单个超声回波信号进行采集.在USB芯片读取FPGA片上FIFO中存储的数据时,对两个FIFO中的数据读出进行乒乓操作,从而实现了两倍于A/D转换芯片速率的高速数据采集.该系统由上位机设置采样频率等不同的参数,并传递给FPGA以控制数据采集时序,这样设计极大地提高了系统的灵活性和适应性.该方案尤其适合于高速、高精确度的超声导波测温技术中.     

多通道超声系统在管道内检测中的应用

多通道超声自动检测是管道腐蚀内检测的关键技术。根据管道内检测的要求,研制了具有20个探头的数字式多通道超声管道内检测系统。检测系统采用主从结构,检测板卡通过PCI总线与嵌入式计算机通信,并利用高速切换开关扩展通道数。超声回波信号处理采用Burg最大熵谱估计法,得到管道壁厚数据。经标准实验管段检测证明,检测系统能够检测管道内外腐蚀缺陷,数据采集、处理、存储及图像显示满足管道内检测要求,应用前景较好。     

嵌入式超声智能检测系统

超声检测系统是海底管道内爬行检测机所选用的新检测技术。石油管道腐蚀检测机器所处的工况环境恶劣,超声回波完全被噪声淹没,常规的超声采集系统无法检测出回波。本系统引入了多重抗干扰设计,利用CPLD进行时序控制,用TMS320C5402芯片进行自适应滤波,且通过PC I接口与PC104工控机相连,构成了主机/从机系统。由于软件设计的灵活性,该系统也可作为其他工业测控网的智能检测前端。     

基于电磁超声的天然气管道机器人测控系统设计

分析了国内天然气管道现状及检测维护情况,针对目前天然气管道裂纹缺陷检测问题,采用电磁超声检测方法,并结合虚拟仪器技术,设计了天然气管道机器人测控系统;系统以PXI模块化仪器平台为核心,结合数据采集模块和运动控制模块构建了硬件平台,以LabVIEW编程语言为基础开发了人机交互软件平台;该系统能够控制机器人在管道内的运动,并可在管道内壁激励和接收超声导波;整个系统可靠性高、扩展性强、人机交互界面友好,满足了机器人管内电磁超声检测作业时的运动控制、数据采集及处理要求.     

海底管道缺陷在线智能检测机器人

分析了用MFL法检测管道缺陷时缺陷漏磁信号分辨率的特征,设计计算机控制的管道漏磁场分布测试系统检测、分析管道内漏磁场,优化设计用于小管径、厚管壁海底管道(ф273×12.7)缺陷检测的磁铁节,在此基础上设计制造了海底管道缺陷在线智能检测机器人,实验验证了机器人对人工模拟缺陷的检测能力.     

多通道超声探伤数据采集处理技术

设计了一种以DSP嵌入式处理器为核心、基于FPGA技术的四通道数字式超声探伤数据采集与处理系统。采用高速A／D转换芯片．在对超声回波信号采集的同时实现了采样数据的在线压缩，在FPGA的控制下实现了高速数据的缓冲存储，设计的系统体积小、功耗低、功能强、集成度高，尤其适合于高速、高精度的超声无损检测。     

海底管道检测机器人自主缺陷定位的模糊控制研究

针对全自主管道检测机器人对超长距离海底油气管道内壁缺陷的精确定位的难题,提出了一种基于缺陷信息定位的模糊控制方法,并将其应用在海底管道检测机器人的智能控制器中．仿真实验和模拟样机的现场测试证明,该智能控制器定位准确,工作稳定可靠,满足了检测机器人在超长距离海底油气管道内全自主精确定位的技术要求．     

分裂基算法在管道腐蚀超声内检测中的应用

管道腐蚀内检测中超声回波信号具有周期性特点,功率谱估计是重要的数据处理方法之一。基于分裂基的FFT算法具有较小的乘法次数和加法次数,且算法结构较好。采用频率抽取分裂基2／4 FFT算法对管道腐蚀超声内检测回波信号进行了处理．得到管道壁厚数据,经分裂基FFT算法和基2 FFT算法比较,分裂基FFT算法明显减少了数据处理时间,提高了检测速度。理论分析和实验结果表明,该分裂基算法精度高,数据处理速度快,满足管道腐蚀内检测的实时性要求。     

海底石油管道缺陷检测爬行器的运动控制

介绍了海底石油管道检测系统的工作过程，详细阐述了智能控制器的缺陷精确定位过程、硬件结构和位置控制算法。系统经仿真和试验运行表明了该控制器的运动控制具有良好的正确性和可靠性。     

基于ARM和FPGA的高扩展性超声检测模块设计与实现

介绍了一种以ARM和FPGA联合作为中央控制处理单元的4路超声探伤模块。给出了其整体结构方案,阐述了以4路超声模拟信号为一组的多路超声探伤模块硬件扩展的设计思路和实现方案,讨论了FPGA对高速LVDS数据的采集、处理、时序同步功能的实现,ARM与FPGA之间总线接口的实现,ARM嵌入式系统功能以及网络通信功能的实现。实际应用表明,该功能模块能达到预期的设计要求,并能方便地实现硬件扩展。     

宽量程的气体超声测量

研究了一种针对管径和流量变化范围大的气体的超声流量测量系统的设计。利用传统流量计的原理．结合微弱信号处理技术和目前先进的CPLD高频电路设计技术，针对高精度、宽量程的要求，设计出具有数字AGC自动增益控制和纠错系统、高频计数系统在内的新型气体超声波流量计，它还具有主从处理器并行工作结构和多种输出方式。最后给出了该系统在实验室环境中测试的结果。     

基于FPGA的高精度超声波温度计设计

以超声波在介质中的传播速度随温度变化而变化的特点为设计原理,以FPGA为控制核心,设计了高精度超声波温度计。在FPGA上同时实现了高速信号控制模块、高频信号发生器模块、信号自动采集控制模块以及NIOS II软核处理器模块,解决了设计的关键性技术问题,并通过处理器实现了特殊的软件细分插补算法来对采集的数据进行分析处理。通过理论分析和实验,验证了该方法能够达到纳秒级超声波传播时间的测量,从而使设计能够实现分辨率优于0.001℃的温度测量。     

数字超声检测仪中窄带激励脉冲的CPLD实现

为了提高数字式超声波检测仪系统的距离分辨率,使超声检测系统具有探测速度快、精度高、分辨率高、可靠性高等优点,要求激励i脉冲的脉宽和频率具有可调性.采用分频器的设计思想,给出了一种频率、脉宽可调的窄脉冲发生器设计原理,并用CPLD实现了一种可满足数字超声波无损检测仪激励信号需要的脉冲信号发牛器,通过实验仿真证明所产生的窄带激励脉冲具有频率,脉宽可调的特点,从而提高了系统性能,使参数凋整更加方便.同时,还可用于其它需要产生频率,脉宽可变脉冲的场合.     

小型超声导波管道检测系统的研究和开发

针对目前我国超声导波检测设备的落后现状,根据超声导波检测的机理,采用新型高速单片机、模数转换芯片、高频线性功率放大电路、环状阵列压电陶瓷传感器和基于LabVIEW的数据采集软件,开发了一种集成化的小型超声导波检测系统.该系统能够在管道中激励和接收超声导波,通过对激励波及反射回波的时空位置分析,判断出管道长度及存在的缺陷.     

高精度超声波流量计的设计

设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的非介入式高精度超声波流量计,利用FPGA的可编程特性、很高的工作频率及丰富的内部资源设计了包括高速计数器在内的数字信号处理模块,提高了系统的可靠性及测量精度。实验结果表明:超声波流量计测量精度完全达到了设计要求。     

高分辨频率估计的数字信号处理系统设计

介绍了以高速数字信号处理芯片ＴＭＳ３２０Ｃ３０为核心的数字信号处理系统。该系统具有１２位高速Ａ／Ｄ转换,转换时间８００ｎｓ。ＡＤ工作方式采用连续时间采样,不需ＣＰＵ干预,可进行全速转换,同时还具有８＋４位高速双通道Ｄ／Ａ输出,８位输入输出数据接口,６４ＫＲＡＭ,其中８ＫＲＡＭ与ＰＣ机共用构成主从工作方式,系统采用子空间旋转不变法（ＥＳＰＲＩＴ）估计频率。文中给出了系统原理及硬件设计框图、高分辨频率估计算法及Ｃ３０机器语言设计思想,最后给出了系统实验结果。     

基于SOPC的高精度超声波温度计设计

根据在介质中超声波的传播速度随温度变化而变化的特点为设计原理,以基于Nios II处理器软核的可编程系统级芯片(SOPC)为控制核心,设计了高精度超声波温度计。在SOPC上同时实现了高频信号发生器模块、高速信号电路控制模块、信号自动采集控制模块以及Nios II软核处理器模块,缩小了体积,并降低了成本。传播时间的精确测量采用软件细分插补算法,经过理论分析和实验验证,该方法能够达到ns级超声波传播时间的测量,使设计的超声波温度计能够实现分辨率优于0.001℃的温度测量。     

双缓存超声TOFD数据采集系统设计

针对数字式超声TOFD(超声衍射时差)无损检测系统对数据采集的高速、高精度要求,设计了一种基于FPGA和USB2.0的双缓存超声TOFD数据采集系统。该系统采用10-bit精度高速模数转换芯片AD9211,最高采样频率达120MH_z。使用LabVIEW编写上位机软件,实现波形的显示和存储,以及对采样频率、采样深度等的控制。本系统的双缓存设计不仅实现了高速数据的缓存,并且实现了上位机数据读取和A/D转换的同步,实验结果表明该系统能够满足数字式超声TOFD数据采集的需求。     

基于C8051F340多通道超声波无损检测系统的设计

本文根据脉冲超声波检测的原理,以C8051F340高性能单片机为控制核心,采用高速数据采集卡PCI8001,设计并实现了四通道超声波无损检测系统,为开发多通道、智能超声波无损检测系统搭建了很好的试验平台.采用本设计,可以节约成本、缩短开发周期,经过试验测试,该系统稳定、可靠.