基于和FPGA的数字式多脉冲激励超声检测系统设计.pdf

基于DDS和FPGA的数字式多脉冲激励超声检测系统设计 张 宇袁 王雪梅袁 倪文波 （西南交通大学机械工程学院，四川 成都 610031） 摘 要院针对现有超声波检测系统发射脉冲单一、设计复杂等不足，设计一个以现场可编程门阵列（FPGA）为核心的 数字式超声检测系统。采用直接数字合成（DDS）技术，通过可编程方式控制超声波激励信号的产生。检测系统能够针 对不同检测需要，灵活设置和选择不同波形、频率、脉冲宽度和脉冲数的激励信号，从而提高检测能力和适应性。试 验结果表明：多脉冲激励方式能够在较低的激励电压下，获得更强的超声回波信号，实现工件内部更深范围内缺陷 的有效检出。 关键词院直接数字合成；现场可编程门阵列；超声波检测；高速数据采集；多脉冲激励 文献标志码院A 文章编号院1674-5124渊2016冤06-0074-06 Design of digital multi-pulse excitation ultrasonic testing system based on DDS and FPGA ZHANG Yu，WANG Xuemei，NI Wenbo （School of Mechanical Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，China） Abstract: A digital ultrasound detection system based on field programmable gate array（FPGA） was designed in view of the deficiency of the current ultrasonic testing system such as single transmission pulse and complicated design. The system adopts direct digital synthesis （DDS） technology and programmable controlling method to control the generation of ultrasonic excitation signals. The excitation signals of different waveforms， frequencies， pulse widths and pulse numbers can be flexibly set and selected for different testing demands， thus improving the capability and adaptability of detection. The experiment results show that much stronger ultrasonic echo signals can be obtained at a lower excitation voltage and the defects within a deeper range of the workpiece interior can be detected through this multi-pulse excitation method. Keywords: DDS；FPGA；ultrasonic testing；high speed data acquisition；multi-pulse excitation 收稿日期院2015-08-22曰收到修改稿日期院2015-10-08 作者简介：张 宇渊1989-冤袁女袁吉林松原市人袁硕士研究生袁 专业方向为无损检测遥 0 引 言 超声波检测是工业无损检测中应用最广泛、研 究最活跃的方法之一[1]。传统的模拟式检测仪器测量 过程复杂、发射脉冲单一、精度低、误差大、回波信号 存储和再现困难。数字式超声波检测仪器以微处理 器为核心，按预先设置的程序，自动对仪器进行控制， 实现缺陷数据的采集、判别、存储以及显示等功能， 具有动态范围大、准确度高、稳定性好、使用灵活、方 便等优点[2]。 在工业超声检测中，对不同的探伤材料和探伤 厚度，往往需要配合不同谐振频率的探头，采用不同 脉冲宽度、不同波形和不同重复频率的激励信号[3]。 而传统的超声波发射电路，无论是谐振式还是非谐振 式，往往只能产生一种形式的激励信号——连续波 或脉冲波，其激励信号的波形、脉冲宽度、幅度和频 中国测试CHINA MEASUREMENT TEST Vol.42 No.6June，2016第 42卷第 6期2016年 6月 doi院10.11857/j.issn.1674-5