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采用高速高分辨率信号采集卡构成超声探伤系统 (2)

2008-05-13 04:15:44  作者:  来源:网络  浏览次数:620  文字大小:【】【】【
采用高速高分辨率信号采集卡构成超声探伤系统采用高速高分辨率信号采集卡构成超声探伤系统-技术文章,,回波时间允许极好的分辨率。为了探测到尽可能小的裂隙回波,需要尽可能大的动态范围和垂直分辨率。
Gage CompuScope 14100是一款PCI总线、基于PC系统的高速高分辨率信号采集卡。该卡提供100MHz的采样率及50MHz的模拟输入带宽,以满足超声传感器的需求。图1是该系统的原理图。
来自超声脉冲发生/接收器的±1V信号输出直接连到数字卡的BNC输入端。高速高分辨率信号采集卡的输入阻抗为50Ω且可编程。它提供与BNC线50Ω阻抗相适应的输入终端,并可消除多重信号反射产生的失真。延迟器的输出被连接到高速高分辨率信号采集卡的BNC外围触发输入。
高速高分辨率信号采集卡提供14bit的采集精度。因此探测到的裂隙回波是任意小的,所以高采样精度在超声无损探测中势在必行。
图2给出一个来自叠片钢部件的真实超声信号。由图中可以看出零件前壁反射了较大的回波,后面跟着较小的回波,说明表面之后就是裂隙。裂隙回波和前壁回波之间的时间差与裂隙的深度之间有如下的关系:
Depth=vΔt/2
其中,Δt为前壁回波与裂隙回波的时间差,v为超声波在钢中的波速。
超声扫描的目的是在整个扫描中确定Δt,并给制一张标志整个部件上裂隙深度的分布图。
跟踪回波的振幅随裂隙的尺寸而增加。全部超声波信号的振幅由脉冲发生/接收器增益进行调整。这样前壁回波几乎充满高速高分辨率信号采集卡的输入范围,本例中是±V。
结果是,在前壁回波不发生削顶失真的前提下,裂隙回波无法进一步放大。图3给出了图2中裂隙回波放大后的图像,上面的波形是8位分辩率,下面的是14位分辨率。
裂隙回波的振幅仅约为前壁回波振幅的1%。8位的高速分辨率信号采集卡将输入范围分隔成2 8=256个不同的等级。这说明图3中阶梯一般的回波只相差2~级。此外,该回波波形严重失真,如果它小一点,则根本就不会被探测到。


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