軟件設計

系統軟件主要包括控制部分、數據接收部分和信號分析部分三個部分，控制軟件決定整個系統的運行，它一方面通過USB口與總控的單片機進行通信，統一控制整個系統的發射、接收等過程，同時通知數據接收軟件進行數據接收并顯示。數據接收軟件則只負責將PCI-9846采樣的數據存儲到指定位置，信號分析軟件則完成采樣信號的顯示、分析處理等過程。整個程序框架如圖4所示。

圖4 系統實現的軟件程序框架

單片機軟件開發包括上位機部分和單片機部分，上位機使用KeilV3進行開發，主要完成對C8051F340的控制等功能，開發使用C語言進行，開發中要注意的是USBXpress設備驅動軟件，在頭文件中包含相應的固件庫，并調用相應的動態鏈接庫以使用其提供的API函數。其主要函數包括USB設備中斷、設備初始化、數據讀取/寫入、打開/關閉USB設備等。

數據接收、圖形顯示和信號分析使用.net進行開發，首先要安裝PCI-9846提供的驅動，特別是DAQPilot驅動。ADlink（凌華科技公司）專門提供了針對.net開發所使用的例程，在此基礎上直接對應用進行調用就能完成數據讀入的過程。信號分析則主要包括幅度波形分析、FFT分析、門限設定以及缺陷成型、缺陷位置等，主要目的是對信號回放進行整理記錄，并對工件的狀態進行評估。

圖5所示是利用超聲波探測系統得到的信號顯示的界面，顯示的是四個探頭對同一測試工件進行探傷的結果。采用液體介質，此時使用1號發射探頭發射，接收則由四個探頭進行接收，可見接收到的信號除了時間上略有差異外，幅度和波形基本相同。探頭2整體、探頭3在后半段的噪聲略微大一些，這主要是由于探頭2和探頭3處于工件的后半端，接近于加工設備。對此信號進行分析，可以將裂縫所在的詳細位置計算顯示。此外利用該數字化平臺，還可以對探傷信號進行后續的譜分析、缺陷預測等，有效實現缺陷成因、缺陷預測等理論分析。

圖5 探頭接收的信

結論

根據本系統設計，其應用于某型檢測系統中，具有電路實現簡單、性能穩定、操作方便和高精度測量等特點。借助于PCI-9846數字化儀的高采樣率、高精度的特點，該系統能夠準確地對內部的裂紋和缺陷進行探測，特別是配合后續的數據處理軟件，能夠根據被測件的形狀，在計算機上準確給出裂紋在工件中的位置，其信號分析的方法也為定量預測工件中的微小缺陷提供了手段。