[实用新型]一种数字式超声波探伤信号采集处理装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种数字式超声波探伤信号采集处理装置，属于超声波探伤以及无损检测技术领域。

背景技术

随着现代无损检测技术的提高，超声探伤技术是无损检测技术的一个重要分支。超声波在不同性质的介质中传播时将发生反射、折射和复杂的波型转换，使得超声波能量被吸收和散射，而被测材料的不连续性或不均匀性信息就己隐藏在超声信号中，检测并分析反射信号或透射信号即可实现对缺陷的检测。与其它常规无损检测技术相比，超声探伤技术具有探测对象范围广、灵敏度高、穿透力强、检验速度快、成本低、缺陷定位准确和对人体无害等一系列优点，自引入铁道机车车辆检测领域以来，超声探伤技术一直是检测机车车辆零部件的重要手段，目前，还在大型锅炉，发动机组，输油气管道，铁路，桥梁，航空航天等国民经济的各个工业部门都得到了广泛的应用，并成为保证工程质量，确保设备安全的一种重要手段，在未来的无损检测领域中占有极其重要的地位。

超声波探伤系统按所处理的信号不同一般可分为模拟式，数字式两大类，模拟式探伤仪具有技术成熟，价格低，结构简单，便于维修等优点，但是由于模拟式探伤仪不具备对检测信号记录和信息处理功能现场检测时需要依赖操作人员对显示屏上的超声波信号进行判断和手工记录，所以检测结果受人为因素影响很大。

因此，为了克服模拟式探伤仪的缺点，提升现有数字化探伤装置的水平，本案由此产生。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种数字式超声波探伤信号采集处理装置，操作简单方便，高度集成化，体积小容易组装携带，功耗相比于同类装置大大降低，灵敏度可调并且精度及功能得到很大提升。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本实用新型提供一种数字式超声波探伤信号采集处理装置，包括前置可变增益放大器模块、时间增益补偿电路、模数转换模块、数字信号处理芯片、主控芯片、芯片间传输模块；所述时间增益补偿电路包括依次相连的数模转换芯片、轨到轨运算放大器、可调增益放大芯片；其中：

所述前置可变增益放大器模块与时间增益补偿电路相连，用以将接收并放大后的超声波回波信号传输至时间增益补偿电路；

所述时间增益补偿电路与模数转换模块相连，用以将接收并补偿后的超声波回波信号传输至模数转换模块；

所述模数转换模块与数字信号处理芯片相连，用以将接收到的超声波回波信号转换为数字信号并传输至数字信号处理芯片进行处理；

所述数字信号处理芯片通过芯片间通信模块与主控芯片相连，用以将接收并处理后的超声波回波信号传输至主控芯片；所述数字信号处理芯片还分别与前置可变增益放大器模块、时间增益补偿电路相连，用以向两者传输控制信号；

所述主控芯片与外部上位机相连，用以将上位机的初始化命令传输至数字信号处理芯片，将数字信号处理芯片处理后的超声波回波信号传输至上位机进行实时显示。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述前置可变增益放大器模块包括依次连接的低噪声放大器、可变增益放大器、可编程增益放大器。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述模数转换模块包括高速模数转换器、并联谐振电路，具有高速模数转换和选通频率的功能。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述数字信号处理芯片根据检测的要求，输出随时间变化的数字量，作用到时间增益补偿电路中的数模转换芯片；输出可调电压，作用到可调增益放大器模块，用以使超声波回波信号得到时间增益补偿量。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述数字信号处理芯片采用现场可编程逻辑门阵列FPGA，同时与两片片外大容量高速存储器相连。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述芯片间通信模块采用PCI桥连接芯片，用以将数字信号处理芯片处理后的超声波回波信号同步同时钟传输至主控芯片。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述主控芯片通过以太网接口与外部上位机相连。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）本实用新型中设计前置可变增益放大器模块、时间增益补偿电路来实现前置可变时间增益放大功能，与模拟式超声波探伤装置相比，不仅解决了信号衰减的问题，而且设计出了可灵活控制放大回波信号增益倍数的电路，使缺陷在任何深度都显示出相同的幅值，该装置理论上可达的增益范围，具有测量精度高的特点，且每个通道都具有可变增益放大功能；