基于嵌入式系统的无损检测 ——论文.doc

实验内容:
一基于嵌入式系统的无损检测
一种基于ARM920T核的S3C2410X嵌入式的可用于螺栓、钢球、薄壁管材、小直径棒材和平面钢材等裂纹和缺陷无损检测仪的组成结构、硬件设计及软件编程。可根据不同的检测对象选择不同的传感器,使用不同的算法完成不同材料的表面及近表面的裂纹和缺陷无损检测,该仪器界面简洁,操作方便,具有高精度和高稳定性。
在对螺栓、薄壁管材、小直径棒材和平面钢材等零件及材料的表面裂纹、近表面及内部材质缺陷裂纹的检测时,目前在国内基本上都是针对不同的零件及材料,使用专用检测仪进行无损检测,而且大多数还是由人工判别被测零件或材料的裂纹及缺陷。用一台检测仪,配备不同传感器,实现不同零件及材料的表面裂纹、近表面及内部材质缺陷裂纹的自动判别在国内并不多见,国外尽管有一些多能无损探伤仪,其价格昂贵。根据市场需要,研制了基于ARM9嵌入式的多功能无损检测仪。其功能如下:
(1)以ARM920T核的S3C2410X嵌入式CPU作为核心器件,可使用多种传感器,如:超声波传感器、爬波探头、电涡流传感器、多频阵列涡流传感器等。通过功能按键用户可选择检测对象和相应的传感器,在LCD上可对各参数标定,其检测的灵敏度可调,以适应于不同材质和用途的螺栓、钢球、薄壁管材、小直径棒材和平面钢材等无损检测。
(2)既可在线全动实时检测,又可离线检测。当在线检测时,若配备相应的机械机构,如料箱、机架部分、自动进料装置材质检测分选装置等,检测仪能自动对检零件进行检测,并可对合格和不合格零件进行分选,具有实时计数功能。
(3)配备了对螺栓、钢球、薄壁管材、小直径棒材和平面钢材等零件或材料的表面及近表面的裂纹和缺陷无损检测的多种先进的算法,既能定性检测,又能定量分析,确定裂纹大小。能显示每个被检测零件或材料的裂纹分布及裂纹大小、深浅状况坐标图,经标定后可以得到准确的缺陷数据。
(4)即可单机运行又可与PC机组成分布式控制检测系统。2 检测仪硬件结构[ 1]硬件以ARM920T核的S3C2410X嵌入式CPU作为核心器件,主要包括存储器扩展电路、传感器检测及信号转换电路、LCD显示电路、键盘接口电路、通信接口电路、PLL精确测时电路及声光报警电路等。硬件电路结构如图1所示。



1. 1 传感器接口电路
可接超声波传感器、爬波探头、电涡流传感器、多频阵列涡流传感器等4种传感器,同时设计了与这4种传感器的信号检测与转换接口电路,下面介绍超声波发射与接收电路。超声波检测是利用超声波反射的原理检测工件缺陷。检测电路主要由探头、收/发电路、A /D转换等部分组成。其中,收/发电路完成从超声波发射和接收、衰减、检测、放大等一系列超声波信号在检测仪中的模拟部分的信号处理, 可通过S3C2410X中自带的A /D转换单元采集信号。超声波传感器接口的各部分电路如图2所示,检测仪采用的是单脉冲法,发射电路在发射控制信号的作用下,产生激励超声波探头的高压脉冲信号。图2 ( a)中,Vin为S3C2410X产生的超声波发射的控制信号,宽度为500 ns、重复频率为200 Hz的脉冲信号,经Tl、T2、驱动后送到T4的控制极; T4漏极经Rl 接高压Vch ,当T4截止时,电容器C在400 V电源的作用下,经R1 充电到400 V;当T4导通时, C经T4、R2 放电