專利名稱：探傷儀的增益補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種探傷儀的增益補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
在超聲波探傷應(yīng)用中，超聲波由換能器發(fā)射后，在被檢測工件中傳播時(shí)，聲波逐漸衰減，因此，若被測工件中存在缺陷，聲波反射的聲強(qiáng)隨缺陷深度增加而減小。為了使深部缺陷有較明顯的顯示，在某些應(yīng)用中，超聲接收放大器的增益通常設(shè)計(jì)成隨深度(即時(shí)間)增加而提高，即深度補(bǔ)償。可以實(shí)現(xiàn)深度補(bǔ)償?shù)姆糯笃饕卜Q程控放大器，即Amp，大多已做成集成電路，它的放大量隨電壓控制端的電壓變化，其增益(dB)與控制電壓Vcont幾乎成線性關(guān)系。
在模擬控制方式中，通常是在基本增益控制電壓(某個(gè)直流電壓值)基礎(chǔ)上迭加一個(gè)鋸齒電壓。鋸齒電壓的起始點(diǎn)由一個(gè)延遲電路控制，鋸齒波由一個(gè)鋸齒波發(fā)生器產(chǎn)生，如圖1、2所示。
圖1中t1的值和對應(yīng)的斜率tg通常是由二個(gè)電位器分別調(diào)節(jié)。這個(gè)電路存在以下缺點(diǎn)1.只能按同一個(gè)曲線規(guī)律控制增益，即只有兩段的增益，如果想強(qiáng)調(diào)某一深度范圍的增益，電路將復(fù)雜得多，難以實(shí)現(xiàn)，成本也很高。
2.如果具有多個(gè)探頭，每個(gè)探頭都是一個(gè)通道，各個(gè)通道有各自的控制要求，這個(gè)電路就變得更加繁雜，并需要很多電位器，進(jìn)一步增加了電路的成本。
3.在實(shí)際使用過程中，由于難以對電位器等元件進(jìn)行調(diào)節(jié)，也就無法隨時(shí)對參數(shù)修改，因此無法適應(yīng)使用的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，提供一種探傷儀的增益補(bǔ)償方法，可以對多個(gè)探頭進(jìn)行多段的增益補(bǔ)償，控制起來非常方便，并且修改參數(shù)非常容易，采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明的探傷儀的增益補(bǔ)償方法，該方法通過含CPU模塊、可編程邏輯器件和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的裝置對探傷儀的程控放大器電壓控制端的電壓進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)增益補(bǔ)償，該方法包括以下步驟(1)設(shè)定各通道的時(shí)間參數(shù)(時(shí)間參數(shù)就是某一時(shí)間的計(jì)數(shù)值)和與之對應(yīng)的增益數(shù)據(jù)參數(shù)；(2)控制面板將通道號(hào)信號(hào)傳送到CPU模塊；(3)CPU模塊根據(jù)通道號(hào)將對應(yīng)的通道的參數(shù)傳送到可編程邏輯器件，同時(shí)啟動(dòng)可編程邏輯器件；(4)可編程邏輯器件計(jì)時(shí)，并將計(jì)時(shí)的時(shí)間值(可編程邏輯器件計(jì)時(shí)獲得的某一時(shí)間的計(jì)數(shù)值)和通道參數(shù)的各時(shí)間參數(shù)比較；(5)如果計(jì)時(shí)的時(shí)間值等于通道參數(shù)中的某個(gè)時(shí)間參數(shù)，則將通道參數(shù)中與該時(shí)間參數(shù)對應(yīng)的增益數(shù)據(jù)輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換器；(6)數(shù)模轉(zhuǎn)換器將增益數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成控制電壓，傳送到程控放大器，并返回步驟4。也就是說可編程邏輯器件一直在不間斷的計(jì)時(shí)，直到計(jì)時(shí)的時(shí)間值等于通道參數(shù)中的另一個(gè)時(shí)間參數(shù)，再到步驟5。
本文中，增益數(shù)據(jù)，即dB數(shù)據(jù)，指的是程控放大器電壓控制端的電壓數(shù)據(jù)。
所述可編程邏輯器件包括隨機(jī)讀寫存貯器RAM、通道號(hào)及控制寄存器、時(shí)鐘計(jì)數(shù)器、段位置寄存器及比較器，隨機(jī)讀寫存貯器RAM的第一信號(hào)輸入端連接CPU模塊的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端，通道號(hào)及控制寄存器的控制信號(hào)輸入端連接CPU模塊的控制信號(hào)輸出端，通道號(hào)及控制寄存器的第一信號(hào)輸出端連接隨機(jī)讀寫存貯器RAM的第二信號(hào)輸入端，通道號(hào)及控制寄存器的第二信號(hào)輸出端連接段位置寄存器的第一信號(hào)輸入端，段位置寄存器的第二信號(hào)輸入端連接時(shí)鐘計(jì)數(shù)器的信號(hào)輸出端，段位置寄存器的信號(hào)輸出端連接隨機(jī)讀寫存貯器RAM的第三信號(hào)輸入端，隨機(jī)讀寫存貯器RAM的信號(hào)輸出端連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸入端。數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸出端連接程控放大器的電壓控制信號(hào)端。
所述裝置還包括面板按鈕及編碼器，面板按鈕及編碼器的信號(hào)輸出端連接CPU模塊的信號(hào)輸入端。
由于探傷儀包括多個(gè)探頭，每個(gè)探頭對應(yīng)一個(gè)通道，假定通道號(hào)為Ch#，段號(hào)為Sec#。Ch#可以是CH1或CH2或CH3等，Sec#可以是Sec1或Sec2或Sec3等。
CPU模塊把依次把所需各通道的各種參數(shù)也按一定順序?qū)懭隦AM中，就是依次把各通道的多段Sec#的時(shí)間參數(shù)和所對應(yīng)的增益控制電壓的參數(shù)，即增益數(shù)據(jù)，按一定順序?qū)懭隦AM中。在工作時(shí)，CPU模塊向“通道及控制”提供通道號(hào)Ch#，并發(fā)出“Start”(開始)指令。計(jì)數(shù)器對時(shí)鐘Clock計(jì)數(shù)，其計(jì)數(shù)值(就是時(shí)間值)與電路事先設(shè)計(jì)好的值(某一補(bǔ)償點(diǎn)對應(yīng)的計(jì)數(shù)值，就是時(shí)間參數(shù))進(jìn)行比較，如果與其中一個(gè)時(shí)間參數(shù)相符時(shí)，該Sec#和Ch#使RAM讀出一個(gè)新的dB數(shù)據(jù)，到D/A變換器形成dB控制電壓，使程控放大器Amp的增益產(chǎn)生相應(yīng)的變化。當(dāng)Sec#由第1到第n(n為大于等于2的整數(shù))，則放大器在一次Ch#工作過程，其增益變化了n次。同樣在CH#由1到n，放大器完成了對n個(gè)通道信號(hào)的公共放大部分的增益控制。
CPU模塊在實(shí)時(shí)控制過程會(huì)定時(shí)掃描控制面板的按鍵和編碼器。當(dāng)操作者通過面板要求修改某Ch#的Sec#參數(shù)時(shí)，CPU模塊會(huì)把新的參數(shù)寫入至RAM中，下一周期開始，RAM會(huì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候讀出新的參數(shù)去完成相應(yīng)的dB控制。
本方案的特點(diǎn)在于1.對每個(gè)Ch#來看，其增益控制為n點(diǎn)，即有n段dB值。各段的間隔在設(shè)計(jì)時(shí)按需要確定(不必等分)，并按Clock的計(jì)數(shù)值(即時(shí)間參數(shù))設(shè)定在比較器部分的寄存器中，這些值相對固定。這是因?yàn)槿缑總€(gè)Ch#都要改變，則電路會(huì)變得更復(fù)雜，因此將各通道的這些時(shí)間參數(shù)都設(shè)得相同比較好。
2.每個(gè)Ch#都有自己的n段dB值，各段都是獨(dú)立的，因此，設(shè)置很靈活，如果要特別強(qiáng)調(diào)和提升某部分深度信號(hào)，或特別抑制某部分深度的干擾信號(hào)，都很有效。
3.由于多個(gè)通道共享公共放大通道，各個(gè)通道要求不同，又都有自己的n個(gè)dB值，各通道互不影響，使用效果很好。
4.可以通過CPU監(jiān)視面板操作，按操作者要求隨時(shí)改變參數(shù)，實(shí)時(shí)修改某Ch#和某Sec#的dB，非常靈活方便。
5.由于是數(shù)字控制，再加上程控放大器對dB控制電壓的要求很高，只要D/A變換器的有足夠高的bit數(shù)，其dB值控制很精確。
綜上所述，本發(fā)明對照現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是，由于通過CPU模塊和可編程邏輯器件來控制程控放大器的電壓控制端的電壓變化，實(shí)現(xiàn)增益補(bǔ)償，因此對探傷儀的增益控制非常精確，并且非常方便，可以對多個(gè)探頭進(jìn)行控制，每個(gè)探頭又可以分為多段進(jìn)行增益補(bǔ)償。


圖1是本發(fā)明背景技術(shù)的增益相對于時(shí)間的變化示意圖；圖2是本發(fā)明背景技術(shù)的電路原理框圖；圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的增益相對于時(shí)間的變化示意圖；圖4是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電路原理框圖；圖5是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的軟件流程框圖。
具體實(shí)施例方式
如圖3-5所示，本優(yōu)選實(shí)施例中的探傷儀的增益補(bǔ)償方法，該方法通過含CPU模塊、可編程邏輯器件和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的裝置對探傷儀的程控放大器電壓控制端的電壓進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)增益補(bǔ)償，該方法包括以下步驟(1)設(shè)定各通道的時(shí)間參數(shù)(時(shí)間參數(shù)就是某一時(shí)間的計(jì)數(shù)值)和與之對應(yīng)的增益數(shù)據(jù)參數(shù)；(2)控制面板將通道號(hào)信號(hào)傳送到CPU模塊；
(3)CPU模塊根據(jù)通道號(hào)將對應(yīng)的通道的參數(shù)傳送到可編程邏輯器件，同時(shí)啟動(dòng)可編程邏輯器件；(4)可編程邏輯器件計(jì)時(shí)，并將計(jì)時(shí)的時(shí)間值(可編程邏輯器件計(jì)時(shí)獲得的某一時(shí)間的計(jì)數(shù)值)和通道參數(shù)的各時(shí)間參數(shù)比較；(5)如果計(jì)時(shí)的時(shí)間值等于通道參數(shù)中的某個(gè)時(shí)間參數(shù)，則將通道參數(shù)中與該時(shí)間參數(shù)對應(yīng)的增益數(shù)據(jù)輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換器；(6)數(shù)模轉(zhuǎn)換器將增益數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成控制電壓，傳送到程控放大器，并返回步驟4。也就是說可編程邏輯器件一直在不間斷的計(jì)時(shí)，直到計(jì)時(shí)的時(shí)間值等于通道參數(shù)中的另一個(gè)時(shí)間參數(shù)，再到步驟5。
所述可編程邏輯器件包括隨機(jī)讀寫存貯器RAM、通道號(hào)及控制寄存器、時(shí)鐘計(jì)數(shù)器、段位置寄存器及比較器，隨機(jī)讀寫存貯器RAM的第一信號(hào)輸入端連接CPU模塊的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端，通道號(hào)及控制寄存器的控制信號(hào)輸入端連接CPU模塊的控制信號(hào)輸出端，通道號(hào)及控制寄存器的第一信號(hào)輸出端連接隨機(jī)讀寫存貯器RAM的第二信號(hào)輸入端，通道號(hào)及控制寄存器的第二信號(hào)輸出端連接段位置寄存器的第一信號(hào)輸入端，段位置寄存器的第二信號(hào)輸入端連接時(shí)鐘計(jì)數(shù)器的信號(hào)輸出端，段位置寄存器的信號(hào)輸出端連接隨機(jī)讀寫存貯器RAM的第三信號(hào)輸入端，隨機(jī)讀寫存貯器RAM的信號(hào)輸出端連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸入端。數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸出端連接程控放大器的電壓控制信號(hào)端。
所述裝置還包括面板按鈕及編碼器，面板按鈕及編碼器的信號(hào)輸出端連接CPU模塊的信號(hào)輸入端。
由于探傷儀包括多個(gè)探頭，每個(gè)探頭對應(yīng)一個(gè)通道，假定通道號(hào)為Ch#，段號(hào)為Sec#。Ch#可以是CH1或CH2或CH3等，Sec#可以是Sec1或Sec2或Sec3等。
CPU模塊依次把所需各通道的各種參數(shù)也按一定順序?qū)懭隦AM中，就是依次把各通道的多段Sec#的時(shí)間參數(shù)和所對應(yīng)的增益控制電壓的參數(shù)，即增益數(shù)據(jù)，按一定順序?qū)懭隦AM中。在工作時(shí)，CPU模塊向“通道及控制”提供通道號(hào)Ch#，并發(fā)出“Start”(開始)指令。計(jì)數(shù)器對時(shí)鐘Clock計(jì)數(shù)，其計(jì)數(shù)值(時(shí)間值)與電路事先設(shè)計(jì)好的值(某一補(bǔ)償點(diǎn)對應(yīng)計(jì)數(shù)值，即時(shí)間參數(shù))進(jìn)行比較，如果與其中一個(gè)時(shí)間參數(shù)相符時(shí)，該Sec#和Ch#使RAM讀出一個(gè)新的dB數(shù)據(jù)，到D/A變換器形成dB控制電壓，使程控放大器Amp的增益產(chǎn)生相應(yīng)的變化。當(dāng)Sec#由第1到第n(n為大于等于2的整數(shù))，則放大器在一次Ch#工作過程，其增益變化了n次。同樣在CH#由1到n，放大器完成了對n個(gè)通道信號(hào)的公共放大部分的增益控制。
CPU模塊在實(shí)時(shí)控制過程會(huì)定時(shí)掃描控制面板的按鍵和編碼器。當(dāng)操作者通過面板要求修改某Ch#的Sec#參數(shù)時(shí)，CPU模塊會(huì)把新的參數(shù)寫入至RAM中，下一周期開始，RAM會(huì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候讀出新的參數(shù)去完成相應(yīng)的dB控制。
本方案的特點(diǎn)在于1.對每個(gè)Ch#來看，其增益控制為n點(diǎn)，即有n段dB值。各段的間隔在設(shè)計(jì)時(shí)按需要確定(不必等分)，并按Clock的計(jì)數(shù)值(即時(shí)間參數(shù))設(shè)定在比較器部分的寄存器中，這些值相對固定。這是因?yàn)槿缑總€(gè)Ch#都要改變，則電路會(huì)變得更復(fù)雜，因此將各通道的這些時(shí)間參數(shù)都設(shè)得相同比較好。
2.每個(gè)Ch#都有自己的n段dB值，各段都是獨(dú)立的，因此，設(shè)置很靈活，如果要特別強(qiáng)調(diào)和提升某部分深度信號(hào)，或特別抑制某部分深度的干擾信號(hào)，都很有效。
3.由于多個(gè)通道共享公共放大通道，各個(gè)通道要求不同，又都有自己的n個(gè)dB值，各通道互不影響，使用效果很好。
4.可以通過CPU監(jiān)視面板操作，按操作者要求隨時(shí)改變參數(shù)，實(shí)時(shí)修改某Ch#和某Sec#的dB，非常靈活方便。
5.由于是數(shù)字控制，再加上程控放大器對dB控制電壓的要求很高，只要D/A變換器的有足夠高的bit數(shù)，其dB值控制很精確。
電路為10通道，每通道8段dB控制。CPU模塊為外購，為ARM9處理器。隨機(jī)讀寫存貯器、通道號(hào)寄存器、時(shí)鐘計(jì)數(shù)器及段位置寄存器、比較器等電路是使用可編程邏輯器件(Xilinx公司的XC2S100)，電路設(shè)計(jì)經(jīng)匯編后加載和固化到XC2S100器件中，完成相應(yīng)的邏輯。為提高控制精度，D/A變換器用14bit的AD7840(實(shí)際使用11bit)，程控放大器使用AD604。Clock時(shí)鐘為40MHz。
軟件控制的流程如圖5在開始步驟101之后，進(jìn)行初始化步驟101，然后步驟103依次把所需各通道的各種參數(shù)也按一定順序?qū)懭隦AM中，就是依次把各通道Ch#的多段Sec#的時(shí)間參數(shù)和所對應(yīng)的增益控制電壓的參數(shù)，即增益數(shù)據(jù)的缺省值或前次工作的值，按一定順序?qū)懭隦AM中。接著，步驟104掃描控制面板的按鍵，如果有鍵按下，則進(jìn)入步驟105進(jìn)行鍵處理，沒有則跳到步驟108。步驟105之后接著進(jìn)入步驟106檢測是否對db數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，有則進(jìn)入步驟107按Ch#、Sec#修改RAM相關(guān)單元的內(nèi)容，沒有則跳到步驟108。步驟108等待中斷Int1，然后步驟109送Ch#、Start命令儀器自動(dòng)實(shí)時(shí)工作及采集，接著步驟110等待中斷Int2，步驟111進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后返回步驟103。
權(quán)利要求
1.一種探傷儀的增益補(bǔ)償方法，該方法通過含CPU模塊、可編程邏輯器件和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的裝置對探傷儀的程控放大器電壓控制端的電壓進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)增益補(bǔ)償，該方法包括以下步驟(1)設(shè)定各通道的時(shí)間參數(shù)和與之對應(yīng)的增益數(shù)據(jù)參數(shù)；(2)控制面板將通道號(hào)信號(hào)傳送到CPU模塊；(3)CPU模塊根據(jù)通道號(hào)將對應(yīng)的通道的參數(shù)傳送到可編程邏輯器件，同時(shí)啟動(dòng)可編程邏輯器件；(4)可編程邏輯器件計(jì)時(shí)，并將計(jì)時(shí)的時(shí)間值和通道參數(shù)的各時(shí)間參數(shù)比較；(5)如果計(jì)時(shí)的時(shí)間值等于通道參數(shù)中的某個(gè)時(shí)間參數(shù)，則將通道參數(shù)中與該時(shí)間參數(shù)對應(yīng)的增益數(shù)據(jù)輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換器；(6)數(shù)模轉(zhuǎn)換器將增益數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成控制電壓，傳送到程控放大器，并返回步驟(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的探傷儀的增益補(bǔ)償方法，其特征在于所述可編程邏輯器件包括隨機(jī)讀寫存貯器RAM、通道號(hào)及控制寄存器、時(shí)鐘計(jì)數(shù)器、段位置寄存器及比較器，隨機(jī)讀寫存貯器RAM的第一信號(hào)輸入端連接CPU模塊的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端，通道號(hào)及控制寄存器的控制信號(hào)輸入端連接CPU模塊的控制信號(hào)輸出端，通道號(hào)及控制寄存器的第一信號(hào)輸出端連接隨機(jī)讀寫存貯器RAM的第二信號(hào)輸入端，通道號(hào)及控制寄存器的第二信號(hào)輸出端連接段位置寄存器的第一信號(hào)輸入端，段位置寄存器的第二信號(hào)輸入端連接時(shí)鐘計(jì)數(shù)器的信號(hào)輸出端，段位置寄存器的信號(hào)輸出端連接隨機(jī)讀寫存貯器RAM的第三信號(hào)輸入端，隨機(jī)讀寫存貯器RAM的信號(hào)輸出端連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電壓控制端。
3.如權(quán)利要求1或2所述的探傷儀的增益補(bǔ)償方法，其特征在于所述裝置還包括面板按鈕及編碼器，面板按鈕及編碼器的信號(hào)輸出端連接CPU模塊的信號(hào)輸入端。
全文摘要
一種探傷儀的增益補(bǔ)償方法，該方法通過含CPU模塊、可編程邏輯器件和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的裝置對探傷儀的程控放大器電壓控制端的電壓進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)增益補(bǔ)償，該方法包括以下步驟(1)設(shè)定各通道的時(shí)間參數(shù)和與之對應(yīng)的增益數(shù)據(jù)參數(shù)；(2)控制面板將通道號(hào)信號(hào)傳送到CPU模塊；(3)CPU模塊根據(jù)通道號(hào)將對應(yīng)的通道的參數(shù)傳送到可編程邏輯器件，同時(shí)啟動(dòng)可編程邏輯器件；(4)可編程邏輯器件計(jì)時(shí)，并將計(jì)時(shí)的時(shí)間值和通道參數(shù)的各時(shí)間參數(shù)比較；(5)如果計(jì)時(shí)的時(shí)間值等于通道參數(shù)中的某個(gè)時(shí)間參數(shù)，則將通道參數(shù)中與該時(shí)間參數(shù)對應(yīng)的增益數(shù)據(jù)輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換器；(6)數(shù)模轉(zhuǎn)換器將增益數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成控制電壓，傳送到程控放大器，并返回步驟4。
文檔編號(hào)G01N29/44GK1945306SQ20061003653
公開日2007年4月11日 申請日期2006年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月12日
發(fā)明者劉悟日, 林廣峰, 盧可金, 張定成, 陳澤斌 申請人:廣東汕頭超聲電子股份有限公司