陣列超聲場(chǎng)的信號(hào)采集與處理系統(tǒng)

 摘要：介紹了一種新型的基本計(jì)算機(jī)和數(shù)字示波器的陣列超聲場(chǎng)的信號(hào)采集和處理系統(tǒng)。系統(tǒng)利用Windows平臺(tái)，采用VC、VB和Matlab編程方法，采集信號(hào)并進(jìn)行信號(hào)處理，從而為相控陣聚焦聲場(chǎng)的研究提供了很好的試驗(yàn)平臺(tái)。利用提出的系統(tǒng)，可對(duì)樣品中的缺陷進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。

    關(guān)鍵詞：信號(hào)采集和處理 超聲相控陣

超聲相控陣技術(shù)在醫(yī)學(xué)和工業(yè)無(wú)損檢測(cè)方面有著廣闊的應(yīng)用前景，近年來(lái)研究非常廣泛。本文介紹的基于計(jì)算機(jī)的線性超聲陣列的信號(hào)采集和處理系統(tǒng)，為相控陣的研究建立了很好的理論基礎(chǔ)。

數(shù)字示波器與模擬示波器相比，能將待測(cè)模擬信號(hào)實(shí)時(shí)數(shù)字化，并且在波形處理方面有很大改進(jìn)，從而使其在電子測(cè)量中日益得到廣泛應(yīng)用。但是其存儲(chǔ)容量和數(shù)據(jù)處理能力有限，如果能用計(jì)算機(jī)控制示波器，將示波器采集到的數(shù)據(jù)及時(shí)存儲(chǔ)，并用軟件分析存儲(chǔ)的波形數(shù)據(jù)和測(cè)量結(jié)果，就能形成一套有效的信號(hào)采集與處理分析系統(tǒng)。本文以TDS210型數(shù)字示波器為例，介紹如何將計(jì)算機(jī)與數(shù)字示波器組成一套高性能的信號(hào)采集與處理系統(tǒng)，并介紹如何將其應(yīng)用于相控陣超聲無(wú)損檢測(cè)的數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理中。

1 系統(tǒng)硬件組成

系統(tǒng)主要包括：計(jì)算機(jī)、TDS210型數(shù)字示波器、TDS2MM擴(kuò)展模塊、換能器陣列及譯碼選通裝置等。

1.1 試驗(yàn)樣塊及換能器陣列

如圖1所示，在一塊235×195.6mm×20.6mm的銅板的頂部貼上64個(gè)緊密排列的晶片，晶片截面尺寸為18mm×3.06mm，厚度是0.8mm，材質(zhì)為PZT-5，固有頻率為2.8MHz。在銅板上加工7個(gè)通孔（分別為a、b、c、d、e、f、g）作為人工缺陷，其中的圓孔(a、b、c、e、f、g)直徑為3.2mm，長(zhǎng)方孔（d）截面尺寸為10mm×6mm。

用兩個(gè)譯碼選通電路，每次同時(shí)選通晶片I和II，分別發(fā)射和接收超聲波，并分別與示波器通道1和2接通。采用XC16B脈沖發(fā)生器產(chǎn)生始脈沖來(lái)激勵(lì)晶片I，始脈沖脈寬為240ns，電壓為20V。晶片I受激振動(dòng)發(fā)生超聲波，在銅板中傳播，遇到氣孔與銅材質(zhì)的界面反射回來(lái)，用晶片II接收回波信號(hào)，并送入示波器通道2。然后計(jì)算

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