一種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議新算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種無(wú)損檢測(cè)方法，具體涉及一種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議新算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電渦流檢測(cè)是無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的一種，它是通過(guò)勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的交變電磁場(chǎng)，在被 測(cè)導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電渦流，通過(guò)測(cè)量檢測(cè)線圈的電壓或阻抗的幅值、相位等相關(guān)信息的變化進(jìn) 而檢測(cè)出被測(cè)結(jié)構(gòu)的狀況或受損情況。電渦流無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)可以分為缺陷探測(cè)系統(tǒng)和信 號(hào)處理系統(tǒng)。信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理工作；缺陷探測(cè)系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)通信和 采集。信號(hào)處理系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)分析和控制的過(guò)程中，需要把對(duì)硬件部分的控制命令和某些 參數(shù)傳輸下去。例如改變受微控器控制的勵(lì)磁線圈中電流、電壓的相位，幅值或者頻率等 等。缺陷探測(cè)系統(tǒng)把采集的幅值、相位等相關(guān)分析數(shù)據(jù)傳送給軟件管理分析部分，接著通過(guò) 采用合適的反演算法對(duì)這些電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最后得到被測(cè)結(jié)構(gòu)的待測(cè)參數(shù)或者受損程 度。因此軟硬件兩部分之間的通信過(guò)程成為整個(gè)系統(tǒng)中十分必要的組成部分。通信過(guò)程中 需要傳遞不同類型的數(shù)據(jù)，每種數(shù)據(jù)類型需要執(zhí)行的順序和要求也有一定的差別，比如，對(duì) 采樣相關(guān)參數(shù)需要一起發(fā)送出去，先進(jìn)行設(shè)置和處理，不需要傳送相應(yīng)的命令，而其他的參 數(shù)調(diào)節(jié)需要命令和數(shù)據(jù)配合起來(lái)發(fā)送，并且處理起來(lái)也有一定順序要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議新算法，針對(duì)渦流檢測(cè) 系統(tǒng)中軟硬件數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊笾贫吮容^靈活的通信協(xié)議和對(duì)應(yīng)的處理流程；針對(duì)數(shù)據(jù)分 析處理的需要，把相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類編成數(shù)組，設(shè)計(jì)了用于存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)，用以對(duì)重要的 串行通信數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議新算法，包括四個(gè)步驟： 第一步：確定合適的數(shù)據(jù)類型，根據(jù)渦流檢測(cè)系統(tǒng)的特征選取和是的參數(shù)。
[0005] 在通信的過(guò)程中，要對(duì)需要傳送的數(shù)據(jù)有所選擇，選取的數(shù)據(jù)類型必須和電渦流 無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的求相適應(yīng)，而不同的數(shù)據(jù)類型也和制定相應(yīng)的通信數(shù)據(jù)包協(xié)議密切相關(guān)。 這需要根據(jù)電渦流無(wú)損檢測(cè)的相關(guān)理論進(jìn)行選擇。在電渦流無(wú)損檢測(cè)中，使用的頻率越多 (即頻帶寬度），獲取的信息越大，因此可以根據(jù)所需要檢測(cè)的作用參數(shù)（如厚度、缺陷等） 和所需要排除的干擾信號(hào)（如支撐板、蒙皮和提離等），適當(dāng)選取多個(gè)頻率組合的電流去激 勵(lì)探頭線圈，然后對(duì)受作用參數(shù)信號(hào)按多個(gè)檢測(cè)通道加以放大，以便進(jìn)行綜合分析。對(duì)于缺 陷的長(zhǎng)度和阻抗幅值參數(shù)密切相關(guān)；缺陷的深度位置和阻抗幅值和相位曲線角度均密切相 關(guān)，考慮到電渦流探頭的各種參數(shù)和被檢測(cè)材質(zhì)的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率已知，因此，最主要的參 數(shù)為電渦流探頭的激勵(lì)頻率、阻抗的幅值、相位信息以及相應(yīng)的采樣通道、次數(shù)和頻率等相 關(guān)數(shù)據(jù)。
[0006] 第二步：串行通信協(xié)議中數(shù)據(jù)幀協(xié)議的制定 根據(jù)理論和試驗(yàn)分析結(jié)果，在發(fā)送的數(shù)據(jù)中應(yīng)該包含以下的幾種類型：幅值數(shù)據(jù)、相位 數(shù)據(jù)、增益數(shù)據(jù)、頻率數(shù)據(jù)、采樣通道數(shù)據(jù)、采樣頻率數(shù)據(jù)、采樣次數(shù)數(shù)據(jù)等，另外考慮到實(shí) 際的應(yīng)用工程中可能會(huì)有干擾通信信號(hào)的噪聲信號(hào)，從而使數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況，因 此還需要有校驗(yàn)數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)幀協(xié)議的定制方面要考慮到這些具體的實(shí)際情況。制定的數(shù) 據(jù)幀格式共包含六個(gè)字節(jié)： 1)幀首：幀首主要對(duì)數(shù)據(jù)合法性進(jìn)行判別，在合法數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上對(duì)發(fā)送或接收到的數(shù)據(jù) 進(jìn)行正誤識(shí)別。主要包含三種情況Package、Right、Error。這三種情況分別用三個(gè)不同的 字符來(lái)進(jìn)行識(shí)別。
[0007] 2)數(shù)據(jù)類型：數(shù)據(jù)類型主要是為了區(qū)分發(fā)送下來(lái)的不同數(shù)據(jù)類型，主要有以下幾 種數(shù)據(jù)類型：幅值數(shù)據(jù)、相位數(shù)據(jù)、增益數(shù)據(jù)、頻率數(shù)據(jù)、采樣通道數(shù)據(jù)、采樣頻率數(shù)據(jù)、采樣 次數(shù)數(shù)據(jù)，其中后面三者統(tǒng)稱為信號(hào)采樣參數(shù)，在通信過(guò)程中一起發(fā)送出去。這個(gè)字節(jié)的制 定主要是防止不同的數(shù)據(jù)混淆，難以區(qū)分。
[0008] 通過(guò)對(duì)不同的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行定義區(qū)分，就可以很容易對(duì)不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的操 作。
[0009]3)命令數(shù)據(jù)：當(dāng)數(shù)據(jù)為非采樣相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，這個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)為命令存儲(chǔ)字節(jié)，下位機(jī) 或者上位機(jī)通過(guò)對(duì)指令的提取和識(shí)別，進(jìn)行相關(guān)的操作。當(dāng)發(fā)送的數(shù)據(jù)為采樣相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)， 這個(gè)命令字節(jié)和下面的數(shù)據(jù)高低字節(jié)一起用于存儲(chǔ)三個(gè)信號(hào)采樣參數(shù)，可以作為數(shù)據(jù)字節(jié) 使用。
[0010]4)數(shù)據(jù)高位和低位：即需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位，這些數(shù)據(jù)是和數(shù)據(jù)類型和命令相對(duì)應(yīng) 的。共包含兩個(gè)字節(jié)。低字節(jié)在前，高字節(jié)在后。
[0011] 5)校驗(yàn)字節(jié)：校驗(yàn)字節(jié)主要是為了防止信號(hào)傳輸過(guò)程中的噪聲干擾而出現(xiàn)錯(cuò)誤， 通過(guò)對(duì)校驗(yàn)字節(jié)的判斷，可以分析傳輸過(guò)程中是否出現(xiàn)錯(cuò)誤。
[0012] 第三步：數(shù)據(jù)幀的識(shí)別 當(dāng)缺陷探測(cè)系統(tǒng)接收到信號(hào)處理系統(tǒng)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)幀時(shí)，首先對(duì)數(shù)據(jù)幀首進(jìn)行區(qū)分， 如果幀首字符不為定義的三個(gè)合法字符中的任何一個(gè)，則發(fā)出非法數(shù)據(jù)包的指示；如果接 收到的幀首為合法字符，則進(jìn)行以下的辨別：如果為Error，則重新發(fā)送；如果為Right則進(jìn) 行下面的通信過(guò)程；如果接收到的為Package，先進(jìn)行字符的校驗(yàn)計(jì)算，如果得到的校驗(yàn)字 符和發(fā)送過(guò)來(lái)的校驗(yàn)字符一致，則證明發(fā)送的數(shù)據(jù)沒(méi)有出現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤，此時(shí)缺陷探測(cè)系統(tǒng) 返回信號(hào)處理系統(tǒng)一個(gè)接收正確的Right信號(hào)，表示接收數(shù)據(jù)正確；如果校驗(yàn)錯(cuò)誤，則返回 一個(gè)Error信號(hào)，信號(hào)處理系統(tǒng)接到此信號(hào)后重新發(fā)送原來(lái)的數(shù)據(jù)。校驗(yàn)正確后，根據(jù)數(shù)據(jù) 幀格式提取出數(shù)據(jù)類型、命令和相關(guān)的數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的操作。
[0013] 第四步，建立的這個(gè)串行通信數(shù)據(jù)庫(kù)，保存通信過(guò)程中的各種數(shù)據(jù) 建立與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接；然后建立與記錄集（Recordset)對(duì)象的連接，并寫(xiě)入記錄，最后 在寫(xiě)入后斷開(kāi)與數(shù)據(jù)庫(kù)之間的連接釋放系統(tǒng)資源。這里需要把要存儲(chǔ)的串行通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化 為一個(gè)字符串?dāng)?shù)組，按照通道、頻率、相位、幅值、增益的順序組成，不同的數(shù)組加入數(shù)據(jù)的 編號(hào)并按照固定的數(shù)據(jù)格式存儲(chǔ)進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)中。
[0014] 本發(fā)明具有如下有益效果： 1) 本發(fā)明提出的數(shù)據(jù)幀格式，可以有效地對(duì)數(shù)據(jù)幀的合法性進(jìn)行判別并對(duì)合法的數(shù)據(jù) 幀進(jìn)行相關(guān)的操作； 2) 本發(fā)明數(shù)據(jù)幀格式可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，便利地實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，防止重要的數(shù)據(jù)丟 失，便于以后進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理和分析； 3)本發(fā)明經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)男薷囊部梢酝耆珣?yīng)用到其他類似的通信系統(tǒng)中，具有良好的通用 性。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 在本發(fā)明算法中，依據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)學(xué)模型為： 在電潤(rùn)流無(wú)損檢測(cè)中，根據(jù)信息傳輸理論中的香農(nóng)一哈特萊（Shannon-Hart一ley) 定理，一個(gè)信號(hào)所傳輸?shù)男畔⒘客盘?hào)的頻帶寬度以及信噪比的對(duì)數(shù)成正比。用公式表示 為
，.式中：c-信息的傳輸率；W- 凡頻帶的寬度；s/η-信噪比。
[0016] 由此公式可以知道使用的頻率越多（即頻帶寬度），獲取的信息越大，因此可以根 據(jù)所需要檢測(cè)的作用參數(shù)（如厚度、缺陷等）和所需要排除的干擾信號(hào)（如支撐板、蒙皮和 提離等），適當(dāng)選取多個(gè)頻率組合的電流去激勵(lì)探頭線圈，然后對(duì)受作用參數(shù)信號(hào)按多個(gè)檢 測(cè)通道加以放大，以便進(jìn)行綜合分析。對(duì)于η個(gè)作用參數(shù)，要求有η個(gè)或者2η個(gè)獨(dú)立的檢 測(cè)通道，以便能將所有參數(shù)分離，使每一個(gè)通道表示一個(gè)參數(shù)。在多層電渦流缺陷檢測(cè)中未 知參數(shù)是第層厚度t，其他參數(shù)已知，則可以得到在給定的激勵(lì)頻率下， 有如下的式子 __
?
[0017] 式中
i=l，2,3,…，m- 1;角頻率極:哀琴；f_激 勵(lì)頻率;m--待測(cè)結(jié)構(gòu)的層數(shù)。
[0018]用電壓代替阻抗的變化值，上式可以寫(xiě)為：。從兩式可知，一個(gè)激勵(lì)頻 率可以相應(yīng)地獲得因第i層厚度變化導(dǎo)致的阻抗/電壓變化，這樣m層結(jié)構(gòu)中采用（m-I) 個(gè)激勵(lì)頻率可以檢測(cè)到（m- 1)個(gè)阻抗/電壓變化值，并求得相應(yīng)的（m- 1)個(gè)未知厚度。 為了檢測(cè)到相應(yīng)的厚度缺陷，通過(guò)對(duì)長(zhǎng)方形、弧形和楔形的缺陷進(jìn)行電磁渦流場(chǎng)的仿真和 相應(yīng)的試驗(yàn)，可以得到如下的結(jié)果：對(duì)于缺陷的長(zhǎng)度和阻抗幅值參數(shù)密切相關(guān)；缺陷的深 度位置和阻抗幅值和相位曲線角度均密切相關(guān)，考慮到電渦流探頭的各種參數(shù)和被檢測(cè)材 質(zhì)的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率已知，因此，最主要的參數(shù)為電渦流探頭的激勵(lì)頻率、阻抗的幅值、