基于PCI总线的超声检测虚拟仪器系统设计

为了实现超声检测的数字化、智能化、图像化以及自动化,开发了一种基于PCI总线的超声检测虚拟仪器系统.系统以计算机为核心,利用FPGA强大逻辑处理能力,PCI总线高速数据传输功能,实现了超声检测信号的发射接收,采集处理,数据存储、显示和输出,并运用小波变换对超声信号进行了降噪处理.实验结果表明,小波变换对超声信号具有良好的滤波效果,该系统具有数据传输速度快,信噪比高、性价比高等优点,为缺陷信号的准确定量和定性分析奠定了良好的基础.     

基于DSP的超声波数据采集与信号处理算法

设计了基于DSP的数据采集系统,实现了对超声信号的实时检测.利用高速A/D进行采样,DSP对数据进行算法处理.在DSP内部采用小波阈值去噪算法对超声波信号进行预处理,利用DSP的串口将处理后的信号传送给主机进行实时显示.系统采样速率为80 Mbit/s,采样位数为12位,实现了超声信号的实时处理和采集.通过Matlab实验,验证了小波阈值去噪算法的改进方案明显要比单纯的硬阈值和软阈值方法降噪效果好.     

基于DSP的尺寸检测系统信号采集与处理技术

根据热轧钢板自身发光特点,设计了基于线阵CCD和DSP的无光源钢板尺寸在线测量系统。利用DSP外部存储器接口（EMIF）与直接存储器访问（DMA）的特点,实现对CCD输出数据的并行高速采集。采集的数据进行滤波后二值化,得到反映钢板宽度的脉冲信号,求出该脉冲宽度就可以计算出钢板宽度。该系统实现了基于DSP的线阵CCD数据采集与处理,达到了对热轧钢板尺寸实时在线测量的目的。     

基于VC++和PCI-5124的超声探伤仪高速数据采集系统设计

为确保超声波探伤仪的可靠性和准确性,设计了超声探伤仪触发信号高速数据采集系统,用于检测和评价超声探伤仪各项性能指标.针对传统数据采集系统存在的不足,详细阐述了以工控计算机(IPC)为核心,以高速数字化仪NI PCI-5124为高速精密数据采集设备,并运用VC++编程实现采集卡驱动与采集参数配置的系统总体设计方案.测试结果表明:所设计的数据采集系统很好地实现了超声探伤仪发射端与接收端信号的高速连续采集、高速数据流实时存储,从而保证了仪器测试系统的测量精度.     

DSP技术在线阵CCD测量系统中的应用

本文介绍数字信号处理器DSP在线阵CCD信号实时采集与处理系统中的应用。测量系统采用CCD传感器光采样与ADC数据采集、DSP数据处理三级流水线结构。结合AD采样技术， 充分发挥DSP处理器片内存储器容量大，快速灵活运算能力的特点，使用DSP片内双数据缓冲区交替对CCD进行信号采集和数据处理；在进行数据处理过程中，DSP以中断方式读取AD采样结果。文章还介绍了DSP的线阵CCD系统在LAMOST光纤定位单元定位精度检测装置中的应用。     

基于虚拟仪器技术的电磁超声数据采集和分析软件设计

介绍电磁超声数据采集和分析软件的设计和实现,该软件基于虚拟仪器技术,以高速数据采集卡获取电磁超声接收线圈中的电压信号,采集到的数据采用计算机进行分析、处理和存储,具有简洁、友好的用户界面和包括频谱分析、与MATLAB交互和自动化极值连续测量在内的丰富的功能,简化了电磁超声信号的采集和测量步骤.     

基于DSP的电能质量参数高速采集系统

针对传统的电能质量参数采集系统处理速度慢、精度低等问题,设计了基于定点DSP芯片ADSP - BF548和高精度模数转换芯片AD7656的电能质量参数高速采集系统.系统采用锁相倍频技术实现同步采样,DSP通过增强型并行外围接口( EPPI)以DMA的方式对AD7656的转换数据进行16位高速并行采集.同时运用DSP芯片通用定时器的“捕捉”工作模式,实现对电网频率的测量.测试表明,该系统精度高,数据处理速度快,具有很高的实时性.     

基于准三维超声成像的电阻点焊定量检测技术研究

针对利用传统超声C扫成像方法对电阻点焊定量检测时图像对比度分辨率低的问题,对超声波在被测构件中传播时表现出的衰减特性进行了研究,分析了电阻点焊超声信号的特征,测定了超声检测信号在被测工件中的衰减系数,提出了一种准三维电阻点焊超声成像方法。该方法基于小波多子带差异性补偿算法,同时对超声波传播的距离和频率进行了补偿,在减小超声波衰减的同时也提高了电阻点焊超声图像的对比度分辨率。利用该方法开展了电阻点焊相关参数的定量化检测研究,并进行了相关的实验验证。研究结果表明,该技术有效提高了电阻点焊超声成像的对比度分辨率,可以避免图像中目标检测对象与背景的融合现象,提高了电阻点焊参数的定量化检测能力,并可将检测结果友好表征。     

移动电站电气性能测试系统设计

通过分析移动电站的应用环境和测试要求,设计了一种采用高速AD采样与DSP信号处理技术、电流测量技术实现数据高速采集与处理的测试系统。该系统按照电站试验标准要求进行软硬件设计,智能化程度高。实际应用证明具有良好环境适应性,系统安全性高,使用方便快捷。     

相位编码脉冲压缩方法在空气耦合超声检测信号处理中的应用

由于声波在空气介质中的衰减及气固界面巨大声阻抗差导致空气耦合超声透射信号信噪比差,大大影响检测结果的可靠性及缺陷定量精度。针对上述问题,基于雷达系统相位编码脉冲压缩技术的基本原理讨论匹配滤波器的设计及其在空气耦合超声检测中的实现,分析不同巴克码信号、带宽及载波周期数对脉冲压缩效果的影响,并以玻璃纤维复合材料(Glass fiber reinforced polymer,GFRP)试样为对象,对比用单频正弦及相位编码脉冲压缩方法获得的透射超声信号信噪比及C扫描缺陷定量精度。试验结果表明选择换能器中心频率作为13位巴克码信号带宽时,脉冲压缩信号主瓣脉宽最小、幅值最大;相位编码脉冲压缩后超声信号信噪比较单频信号提高了12.4 dB,缺陷边缘更清晰且定量精度较单频信号提高了12%。说明在空气耦合超声检测中采用相位编码脉冲压缩技术能显著提高接收信号信噪比及缺陷定量精度。     

钛合金高速旋转超声椭圆振动侧铣削切屑特征和刀具磨损研究

难加工材料钛合金在采用传统铣削方式时,随着切削速度的增加,切削力和切削温度都迅速增加,使得切削条件恶化并加速刀具磨损,从而导致刀具过早失效。将超声椭圆振动加工技术引入到高速铣削中,进行了钛合金高速旋转超声椭圆振动侧铣削试验。从切屑特征以及刀具后刀面磨损两个方面研究了高速超声椭圆振动铣削参数匹配对钛合金加工的影响。首先基于高速超声椭圆振动铣削过程中刀具-工件的运动学特点推导出高速超声椭圆振动铣削加工参数与振动参数间的匹配关系,然后利用本实验室自行研制的超声椭圆振动铣削装置进行了不同参数匹配关系下的验证性切削试验。试验结果表明：合理的参数匹配使得超声椭圆振动铣削在高速条件下依然能够实现分离型断续切削加工。相比普通铣削加工,分离型的高速超声椭圆振动铣削能够获得更加微细的切屑,切削热能够被及时地带走;良好的切削条件使得刀具的后刀面磨损均匀而缓慢,从而延长刀具的使用寿命;高速超声椭圆振动铣削能够有效地提高生产效率。     

超声弹性成像实验系统的研制

研制了一套超声弹性成像实验系统。该系统包括B型超声诊断仪、高速采集卡、螺旋挤压装置和脉冲接收器等装置。利用该系统进行了超声体模实验和高强度聚焦超声（HIFU）及微波治疗热损害检测的动物组织实验。结果表明，超声弹性成像能够很好地检测出组织内部的弹性模量差异，而B超成像不能检测出，从而证明了该系统的可行性。     

超声锁相热像技术检测接触界面类型缺陷

为了提高超声锁相热像技术(ULT)的检测效率并获得最佳检测结果,对超声波调制、热图序列处理和检测参数选择进行了研究。阐述了超声锁相热像技术的检测原理并进行了理论分析,建立了ULT的检测系统。采用方波调制的超声波激励试件,用红外热像仪记录试件表面热图,并用瞬态处理方法对热图进行锁相处理得到相位图和幅值图实现对缺陷的检测。用该方法检测了钢板表面及近表面的微裂纹(微米级)和铝合金板内不同深度缺陷等接触界面类型缺陷。结果表明,检测A3钢板材料表面(近表面)裂纹时,调制频率可选择0.5Hz,接触压力约0.25kN,激励头与微裂纹的距离对检测结果几乎无影响,激励位置可根据试件结构而确定;由于降低调制频率可提高缺陷的检测深度,检测铝合金材料时,调制频率≤0.3Hz能够探测到4mm深度的缺陷;另外,该方法能够准确检测蜂窝夹层结构的脱粘缺陷。研究表明,研制的检测系统数秒内即可完成对接触界面类型缺陷的准确检测。     

基于DSP和FPGA的便携式超声波流量计设计

设计一种新型时差法超声波检测系统,以XC3S200为基础构建了一个采样率高达40MS/s的双通道数据采样系统,采用高性能的TMS320VC5509来实时处理数字信号。相对于传统的超声波流量计,该系统有效克服了测量精度低和不能测量小管径、低流速流体的缺点,提高了流量测量的分辨率和精度;具有抗干扰能力强、工作稳定可靠、准确度高、实时性好、简单便携、功耗低等特点。     

应用微分算法处理特种管道测厚激光超声信号

为了实现特种管道在高温、高压、辐射等特殊环境下管壁厚度的非均匀性检测,提出一种基于微分算法的管道壁厚激光超声测量及特征信号处理方法。采用脉冲激光激励和激光干涉探测的激光超声方法,实验测得管道试件的宽频带激光超声信号。采用数字平均算法对宽带激光超声信号进行去噪处理,提高原始激光超声信号的信噪比。采用微分算法对激光超声信号进行特征提取处理,得到表征管壁厚度的激光超声特征信号。根据管道材料声速和激光超声传播时间反演计算得到管道试件的壁厚值,管壁厚度测量值与实际值的误差小于5%。研究表明,基于微分算法的管道壁厚激光超声测量及特征信号处理方法具有良好的信噪比、准确的信号特征量和较高的测量精度,可用于管道壁厚的在线实时检测以及因腐蚀、应力引起的管道壁厚不均匀性检测。     

一种用于超声信号降噪的非凸变量重叠 群稀疏变分方法

粗大晶粒产生的大量散射噪声而导致的超声检测信号信噪比低问题是粗晶结构超声检测面临的一大难题。针对现有稀疏降噪方法在波形失真和幅值衰减方面的不足,本文提出了一种基于非凸变量重叠群稀疏变分的超声信号降噪方法。基于含散射噪声的典型超声信号,分析了非凸变量重叠群稀疏变分方法的主要参数(如非凸变量函数类型、正则化参数和乘法因子等)对其降噪效果的影响,并确定了适合超声信号降噪处理的参数选择依据。在此基础上,将非凸变量重叠群稀疏变分方法应用于典型钢锭超声检测信号的降噪处理。结果表明,该方法能够很好剔除钢锭超声检测信号中的散射噪声,提高了钢锭超声全聚焦成像的信噪比6 dB以上,研究工作为粗晶材料超声检测作了有益探索。     

TOFD超声成像检测技术在压力容器检验中的应用

介绍了TOFD超声成像检测技术的基本工作原理,详细阐述了其在压力容器检测中的各项要求,对TOFD超声成像检测仪器的调校方法,以及软、硬件中主要检测参数的设置进行了研究,分析了检测数据的处理方法,并举例说明了TOFD超声成像检测技术在压力容器检验中的应用,最后对TOFD超声成像检测技术的优点进行了论述。     

一种气泡流量超声波检测系统的研究

本文针对海底冷泉天然气渗漏参数进行数据采集的需要,利用超声波获取海水中被测对象的参数,研究出一种气泡流量超声波数据检测系统。同时,建立了模拟实验装置并进行了前期实验,验证了该系统的可行性,为工程实现提供了技术原型。     

相敏检波在空气耦合超声检测中的应用

空气耦合超声检测信噪比低、脉冲余振长,需要采用合适的信号处理技术增强接收信号的信噪比。根据空气耦合超声检测过程中影响接收信号的因素,提出先采用相敏检波技术对接收信号进行处理,获取相位信号,然后计算得到超声检测信息。介绍了超声检测中的超外差接收、相敏检波原理,并阐述了在超声检测应用中需注意的问题。根据分析研究结果,构建了相敏检波空气耦合超声检测系统,在常规超声检测系统的基础上进行了相应改造,实现了超声成像检测。碳纤维增强复合材料板的成像检测结果表明:相敏检波可以有效提高系统信噪比和检测效果。     

基于超声波的手势识别设备的研究

设计了一套基于主动超声技术的低成本、低功耗的手势识别装置,可以用来实现无接触式的人机交互。采用STM32为主控核心,发射超声波并使用4通道超声性能稳定的麦克风接收经过物体反射后的回波信号。在单片机内使用改进的过零检测法估算回波频率,并将回波的频率和幅值作为手势识别的特征,使用USB或串口传输至上位机。经验证,特征信息可反映用户手在垂直方向和水平方向的运动。