超声相控阵检测高速数据采集系统设计

提出了一种超声相控阵高速数据采集系统的设计方案,该方案基于ADC＋FPGA＋ARM架构,实现多路高速数据的采集传输。重点研究了ADC、FPGA接口设计。采用AD9272作为相控阵模拟前端,实施前端模拟信号预处理及多路高速数据并行采集;采用Spartan-6XC6SLX150进行多路高速数据的实时传输转换,在FPGA内实现了32路600M、DDR、串行LVDS数据高速接收恢复;最后通过上位机观测采集传输的超声相控阵回波信号。该设计充分利用当前高集成度芯片,为超声相控阵检测系统小型化的实现提供了参考。     

超声相控阵高精度延时设计的FPGA实现

超声相控阵检测是通过控制超声波的相位延时实现声束偏转聚焦,继而完成探测被测试件内部缺陷的技术,因此相位延时精度是此技术的关键所在。因现场可编程门阵列(FPGA)芯片具有复杂而强大的时序功能,故系统的设计基于FPGA芯片,利用锁相环的倍频和移相技术,采用同步和等延时设计,最终实现了1ns的阵元发射延时精度。同时,设计使用嵌入式处理器,实现延时时间、激励信号的周期及重复频率的可重配置功能。Modelsim软件的仿真结果,验证了设计的可行性和正确性。     

基于FPGA的超声相控阵波束合成技术

数字波束合成技术是相控阵超声检测相对于其它超声检测所特有的,也是整个信号接收处理系统的核心技术。通过设计基于可编程现场门阵列（FPGA）的各个模块,充分利用FPGA的优点,实现了精确延时和快速加权求和。从而可以对回波信号在不同方向和深度进行动态聚焦,很好地实现了波束的数字合成。     

基于AD9273的超声相控阵检测系统设计

提出了一种基于AD9273的高集成度超声相控阵检测系统设计方案。在传统超声相控阵检测系统的基础上,利用新型高集成度芯片AD9273和HV748完成32通道高压发射电路和接收采集电路设计;采用FPGA子系统结合ARM平台的方式构成系统数字信号处理的核心;采用数字正交包络检波技术完成接收波束成形。系统满足探伤的实时、高速的要求。系统在小型化和数字化方面有显著提高,可为便携式超声相控阵检测系统设计奠定基础。     

基于Acquire软件的相控阵超声曲面自适应仿形方法

介绍了利用迭代方法实现自适应曲面仿形的技术。首先通过激发相控阵超声探头的所有阵元产生平面波并接收回波;然后从回波信号中提取出渡越时间,再根据渡越时间迭代计算延时法则,将延时法则应用于探头产生下一次平面波;最后利用脉冲回波表面分析法构建被测件的表面形状。借助Acquire软件的远程控制接口,开发了客户端软件,实现了自适应仿形的功能集成。试验结果表明,该方法能够准确测量曲面构件的表面形状且运算量较小。     

多通道超声波数据采集系统研制

介绍了根据核电站在役检查特殊要求所研制的具有主辅多通道功能的新型超声波数据采集系统。提出了一种以太网+FPGA+ARM的架构,利用程控电路实现多路超声信号可分时复用一个发射电路及接收电路,实现一路超声信号输入,具有多个不同增益的信号输出,一方面避免因缺陷回波信号过载而重新检测的问题,同时使得多通道超声检测仪器小型化和轻量化。该数据采集系统各项技术指标满足标准要求,并进行了实验检验。     

超声相控阵成像方法研究

通过动态光弹法观察超声相控阵发射信号在固体中的传播特性,来确定超声回波信号同相位叠加积分路径。利用荷兰试块对以上方法进行验证,对获取的22路A扫描超声信号进行处理,以缺陷或试件边界处为虚拟焦点,逐点扫描。根据合成信号幅值不同,反映在图像上的灰度不同,实现B扫描成像,初步证明了该方法的可行性。     

大口径管材在线相控阵超声探伤的工艺设计

大口径管材探伤要求横向缺陷、纵向缺陷以及分层缺陷100%全检测。采用常规超声检测时,除了检测效率较低,机械调节复杂外,对于横向缺陷的检测也存在漏检的可能。相控阵技术通过控制阵元间的不同发射接收延时,实现超声波波束的聚焦偏转以及电子扫查等功能,大大提高了管材检测的缺陷检出率及检测效率。描述了不同类型缺陷的相控阵探伤工艺设置,完成了采用相控阵系统在大口径管材自动化在线探伤系统的设计。     

相控阵超声检测的有限差分模拟及其在回波分析中的应用

基于有限差分数值方法,建立相控阵超声检测数值模型。基于所建模型编程计算得到不同时刻相控阵探头发射声场分布图以及不同尺寸缺陷回波信号图。通过根部切槽相控阵检测试验验证了模型计算精度。利用斜切槽回波产生了山形波,并基于有限差分模型分析了各个波形产生的机理。结果表明,超声检测的数值模拟可以有效地用于变型波的识别。     

基于FPGA的多通道数据采集卡开发

针对数控系统对信号采集和控制的要求,设计了一款高速多通道模拟数据采集板卡,该采集板卡以FPGA作为主控芯片,实现多通道宽范围的模拟量信号的实时采集、简单实用的数字滤波以及通过PC104总线与上位机数控系统的通信,适用于多通道的模拟量测控、高精度控制的闭环控制系统.该采集板卡具有实用性和灵活性等特点.文中详细阐述了软硬件的设计思想及其实现方法,并在实验与实际应用中得到验证.     

超声相控阵技术的仿真试验

超声相控阵技术是一种先进的超声无损检测技术。超声相控阵技术通过对超声阵列换能器中各阵元进行精确延时控制,获得灵活可控的合成波束,并可随意控制聚焦点的位置。利用仿真相控阵合成聚焦技术的方法,搭建了一个16阵元、超声信号发射、接收和处理试验系统。利用该系统对缺陷试块进行了检测试验,试验结果与实际试块缺陷情况吻合。通过对试块缺陷的检测试验,对比聚焦与不聚焦的检测效果,证明了相控阵合成聚焦技术可以极大地提高检测的信噪比和灵敏度,验证了相控阵聚焦可以提高检测能力。     

超声相控阵声束控制特性分析

超声相控阵技术通过对超声阵列换能器中各阵元进行相位控制,获得灵活可控的合成波束,从而实现对整个检测对象的扫描。它具有可进行动态聚焦、可成像检测、可检测复杂形状物体等一些优点,近年来正成为国际无损检测领域的研究热点,并已经在医学和工业领域得到应用。在研究超声相控阵技术原理的基础上,建立了数字声束模型来分析线阵换能器参数对声束控制的影响,并用计算机软件进行仿真分析声束的偏转聚焦。通过这种方法,可以很清楚的了解超声相控阵声束控制特性。     

相控阵超声检测技术应用

相控阵超声技术在无损检测行业中已经得到广泛的应用,该技术根据电子延时控制,利用波的叠加和干涉原理,形成动态扫查声束,最终合成扫查图像,比传统超声波探伤具有时更高的缺陷检出率。围绕相控阵技术原理、设备的使用和校准,介绍了相控阵技术在一些领域的经典应用。     

对接焊缝相控阵超声检测可靠性的CIVA仿真与试验

对比了相控阵超声和常规超声对接焊缝的检测仿真和试验,分析了对接焊缝相控阵超声检测的可靠性,为承压设备相控阵超声检测标准的制订提供相应参考。仿真与试验得出：相控阵超声检测的缺陷检出率总体上要高于常规超声检测。对于有着严重危害且对声束指向性要求较高的面状缺陷,相控阵超声的检出率要高于常规超声。对于夹渣、未焊透等体积性缺陷,相控阵与常规超声的检出率均非常高。但是对于气孔类回波较小的体积性缺陷,相控阵超声的检出率明显高于常规超声。对于工件厚度较大的焊缝,相控阵超声较常规超声技术可以扫描检测到更厚的焊缝区域。在缺陷测长方面,相控阵超声的测长结果相对于常规超声技术总体偏大,测长精度并无明显优势。     

承插焊接接头超声相控阵检测技术

针对承插焊接接头内部缺陷无法检测的难题,研制了人工模拟裂纹试块,制定了相控阵检测工艺,并分析了相控阵的检测结果,评述了相控阵检测该类结构的优势及其应用前景。     

无楔块条件下超声相控阵的聚焦特性测试

ASTM E2491—2008《相控阵超声波检查仪和系统工作特性评定指南》标准为相控阵设备的测试提供了指导性规定。文章根据ASTM E2491—2008标准,在无楔块情况下测试相控阵系统的聚焦能力,确定激发晶片数、聚焦深度等因素对系统聚焦能力的影响。试验采用标准规定的试块,试验激发的晶片数量为8,16和32个,设置的聚焦深度为10,30,50,100,150以及200mm。通过试验发现,在近场区内有明显的聚焦现象,而在近场区以外则无法聚焦;随着激发晶片数量的增加,相控阵系统的聚焦能力也随着增强;在近场区中,随着相控阵聚焦深度的增加,焦点尺寸逐渐增大。     

超声相控阵技术的发展及应用

扼要介绍超声相控阵技术的发展历史、原理及特点。着重介绍其最新研究动态及其在核工业无损检测与评价中的典型应用。指出将相控阵技术同其它诸如纵波一发一收（TRL）、声时衍射（TOFD）技术、数字信号处理（DSP）及成像等技术结合起来，将有助于充分发挥其特点，提高其检测能力，促进无损检测与评价的发展及应用。     

汽车轮毂的超声相控阵检测

针对某汽车轮毂的失效特征,分析轮毂失效原因,并对该类轮毂备件进行预防性检测。通过常规超声和超声相控阵检测技术的应用效果比较,并基于射线检测的复验情况,总结出超声相控阵技术具有提高缺陷检出率、检测灵敏度高、图像显示直观、易于实现快速检测等优势。