虚拟超声波检测与可视化技术研究

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超声波检测(Ultrasonic Testing)作为无损探伤的一种主要的检测手段,以其检测速率快、检测的精确度高、检测成本低并且对人体的零危害等特点广泛应用在无损探伤领域。但是超声波检测也有其局限性,比如超声波检测的技术难度比较大,并且检测数据不会直观的显示给用户,而是以超声波图像的形式显示。所以对于超声波检测来说,如何处理采集数据以及对采集数据的判断和分析尤为重要。一般情况下应当需要有经验的技术人员通过超声图像来判断伤损类型,并对伤损进行定性与定量分析。  本文通过结合超声波探伤的优势与局限性对超声波检测原理进行了剖析。由于超声波在不同介质表面进行传播会发生反射、散射和衍射的特质本文选择运用脉冲反射法完成超声波检测。通过利用软硬件结合的方式,提出了虚拟超声波检测,并阐述其优势。  首先,本文通过硬件设计超声波发射电路,并由DSP2812来控制发射高频PWM脉冲来控制超声波探头发射超声脉冲进行超声波检测。然后通过回波保护电路、回波放大电路和专门的PCI总线的数据采集卡完成对超声波的图像采集。介绍PCI总线在虚拟仪器和数据传输中的应用。  其次,软件部分本文通过虚拟仪器仿真软件 Labview中的丰富资源设计其信号处理部分。其中包括两种Labview仿真信号发生器与相应数字FIR滤波器。  最后,本文利用可视化技术对仿真信号所得到的超声波仿真图像进行定性以及定量分析。通过介绍频谱分析所利用的FFT算法对利用虚拟仪器所仿真的并经滤波处理的超声波信号进行频谱分析,得到超声波信号频谱分析图像。通过分析超声波探伤频谱分析图像并通过频谱分析中所常用的幅度谱、相位谱和功率谱在超声波检测里应用显示频谱分析在虚拟超声波检测里定量分析优势。
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