飛泰數(shù)字式超聲波探傷儀優(yōu)勢(shì)

數(shù)字式探傷儀器生產(chǎn)的重點(diǎn)是如何高速量化模擬信號(hào)和對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)字信號(hào)處理。其實(shí)在數(shù)據(jù)高速采集方面，F(xiàn)PGA就具有先天優(yōu)勢(shì)，獨(dú)特的并行處理能力，基于FPGA設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、數(shù)據(jù)緩存單元等具有高實(shí)時(shí)性、功耗小的優(yōu)勢(shì)。并且Spartan-3E系列芯片能夠以標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品級(jí)的價(jià)格微控制器、數(shù)字信號(hào)處理功能，并且支持多達(dá)18種的I/O標(biāo)準(zhǔn)，廣泛適用于各類消費(fèi)類數(shù)字電子平臺(tái)的建立。裝置的人機(jī)對(duì)話界面基于ARM9微處理器，觸摸屏技術(shù)和彩色LCD顯示技術(shù)設(shè)計(jì)，在Qtopia視窗環(huán)境中運(yùn)行并顯示。整個(gè)界面簡(jiǎn)潔美觀，并且省去傳統(tǒng)的模擬外接鍵盤(pán)，因此維護(hù)及操作都更為方便。

飛泰設(shè)計(jì)了基于FPGA與ARM的脈沖反射式超聲波數(shù)字探傷裝置。具體包括以下三方面。

（1）設(shè)計(jì)了超聲波脈沖發(fā)射及接收電路。采用3級(jí)AD603組成接收信號(hào)程控放大器，增益的控制由FPGA來(lái)完成。根據(jù)需要選擇帶寬為30MHz，增益范圍為0dB~120dB。

（2）使用FPGA實(shí)現(xiàn)了信號(hào)采集、信號(hào)運(yùn)算與處理及外圍電路控制等功能。它與AD9244以50MHz的采樣速率對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，在信號(hào)運(yùn)算與處理中，利用數(shù)字濾波技術(shù)設(shè)計(jì)了頻帶為0.5MHz~10MHz的FIR帶通濾波器。同時(shí)為了檢測(cè)分析需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻域變換。構(gòu)建了串口單元與ARM通信傳輸數(shù)據(jù)，并通過(guò)外電路控制單元控制外圍電路。

（3）使用ARM9開(kāi)發(fā)板設(shè)計(jì)了超聲波探傷裝置的顯示及控制面板應(yīng)用程序。它采用觸摸屏技術(shù)，對(duì)裝置的工作參數(shù)及顯示模式進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)可觀測(cè)信號(hào)的時(shí)域及頻域波形。

整體來(lái)說(shuō)，裝置設(shè)計(jì)還有許多有待改進(jìn)的地方。裝置中采用串口通信方式在ARM和FPGA之間傳遞數(shù)據(jù)和用戶控制指令，這種方式應(yīng)用普遍，當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)量不大，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性是滿足的，然而當(dāng)裝置應(yīng)用升級(jí)，需要大量傳輸數(shù)據(jù)時(shí)效率較低。在這種情況下，可以考慮采用ARM與FPGA共用存儲(chǔ)器方式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。S3C2440存儲(chǔ)控制器提供有訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器的控制信號(hào)，32位處理器的尋址空間有4G，S3C2440把低1G的尋址空間劃分為8塊。存儲(chǔ)器擴(kuò)展便要應(yīng)用這8塊地址空間，這8塊空間均可支持ROM、SRAM并且最后的一段地址是可變的，其地址與第6塊結(jié)束地址首尾相連，如果使用SDRAM必須把地址映射到最后這兩塊空間上。那么要實(shí)現(xiàn)ARM與FPGA的數(shù)據(jù)高速交換，只需要把雙口RAM一端與ARM相連，并把地址映射到ARM尋址空間中，相當(dāng)于作為內(nèi)存使用，而FPGA端連接雙口RAM另一端即可。此外，限于資料和實(shí)驗(yàn)條件，我們沒(méi)能在ARM中建立一個(gè)具有針對(duì)性的超聲波檢測(cè)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)資料齊備時(shí)，在現(xiàn)有軟件程序基礎(chǔ)上添加相應(yīng)的數(shù)據(jù)、參數(shù)以及數(shù)據(jù)處理函數(shù)也是方便的。以該裝置為基礎(chǔ)，將大量的檢測(cè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，存儲(chǔ)到ARM中，通過(guò)具有推理機(jī)制的智能程序，使之能夠?qū)θ毕菪盘?hào)進(jìn)行系統(tǒng)的判斷，即所謂的專家系統(tǒng)。