專利名稱：自動步進式超聲a/d變換控制器的制作方法
技術(shù)領域：
自動步進式超聲A／D變換控制器，適用于采用A型超聲波檢測方式，對被測材料內(nèi)部缺陷回波信號進行高速A／D變換的超聲探傷領域。
在超聲波檢測工作中，用電腦分析處理由A型超聲波檢測方式獲得的被測材料內(nèi)部缺陷信息，需對探傷儀的缺陷回波信號進行高速A／D變換。在現(xiàn)有的A／D變換技術(shù)中，美國專利4470304使用了高速超聲數(shù)字緩沖器／控制器，它是以硬件形式進行高速實時的在線裂紋數(shù)字信號處理。其缺點是系統(tǒng)體積龐大，成本昂貴。英國專利GB2140561則是采用高速實時A／D變換器和硬件實現(xiàn)的16位乘法器，同樣該裝置成本較高。中國專利87216986.3雖然避免使用價格昂貴的高速A／D變換器或乘法器，但缺點是控制過程繁瑣，步進過程不能脫離主機而占用其大量的時間。
本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型的、無需高速A／D變換器和乘法器、步進過程由硬件裝置自動實現(xiàn)而無需電腦主機干與的超聲波探傷系統(tǒng)。本實用新型具有大大縮短A／D變換過程中主機服務時間、控制簡單、價格低廉等優(yōu)點。
本實用新型提供的超聲波探傷系統(tǒng)由A／D變換器1、超聲換能器2、鍵盤與顯示器3、打印機4、超聲波探傷儀5、電腦主機與通訊接口6、分頻器7、取樣始點控制器8、步進控制器9和晶體振蕩器10組成。其特征在于自動步進式超聲A／D變換控制器是由分頻器7、取樣始點控制器8、步進控制器9和晶體振蕩器10四部分組成。晶體振蕩器10由晶體和反相器等組成，其輸出時鐘∮的頻率為F，并將∮同時輸出給分頻器7、取樣始點控制器8和步進控制器9，以協(xié)調(diào)三者同步工作；分頻器7將∮分頻處理后輸出給探傷儀5，作為探傷儀5的自身主控脈沖。探傷儀5再經(jīng)內(nèi)部分頻處理后，輸出一信號觸發(fā)脈沖，至取樣始點控制器8；取樣始點控制器8由一可予置計數(shù)器及輸出展寬電路組成，它根據(jù)所需的取樣起始時刻予置一時間常數(shù)，在探傷儀5輸出的信號觸發(fā)脈沖基準沿的啟動下，對∮進行計數(shù)延時。當計數(shù)達到予定值時，輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，啟動步進控制器9工作；步進控制器9由一N進制計數(shù)器及輸出展寬電路組成。N進制計數(shù)器的N值由下式?jīng)Q定N＝ (F)/(f) ±M ( (F)/(f) 為整數(shù))式中F——晶體振蕩器10輸出∮的頻率(HZ)f——探傷儀與相應信號通道的觸發(fā)脈沖重復頻率(HZ)M—— 一合適的正整數(shù)。
若取M＝1，則當N＝F／f＋1(或N＝F／f－1)時，步進控制器9按每個觸發(fā)脈沖周期遞增(或減)一個∮周期值的步進(或步退)規(guī)律，啟動A／D變換器工作。從而實現(xiàn)取樣率為F的A／D變換。適當改變M值，即可降低取樣率。
附

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
附圖2為實施電路圖。
下面結(jié)合實施例進一步說明。
為了實現(xiàn)對探傷儀超聲信號進行取樣率為4MHZ的A／D變換，電腦主機通過異行通訊口PIO和可編程序間隔定時器8253－PIT控制該系統(tǒng)。PIOB口工作于輸入方式，A口工作于位控方式，PIT的計數(shù)器(0)和(2)工作于方式3，計數(shù)器(1)工作于方式0。PIOB口與A／D轉(zhuǎn)換器AD570的數(shù)字量輸出口相連，用于主機讀入量化結(jié)果。PIOA口的PA1、PA7輸入、PAO輸出。PA7與AD570的DR端(Pin17)相連，用于接收AD570的轉(zhuǎn)換，完成中斷請求而準備讀取量化結(jié)果。PIT的計數(shù)器(0)、(1)、(2)依次作為分頻器7、取樣始點控制器8和步進控制器9使用。晶體振蕩器10由諧振頻率為4MHZ的晶體及74LSO4反相器等組成，其輸出4MHZ的時鐘∮并同時送入三個計數(shù)器的時鐘輸入端Pin9、Pin15和Pin18。計數(shù)器(0)將∮作2000分頻后，從輸出端Pin10輸出一個2000HZ的方波。探傷儀從A端接收此方波作為自身的主控時鐘，并從B端輸出一重復頻率為500HZ的信號觸發(fā)脈沖，同時將超聲信號波形經(jīng)C端、取樣保持及前置放大部分送入AD570的模擬量輸入端Pin13。通過PA0與PA1的配合，可以檢測探傷儀的超聲信號觸發(fā)脈沖，并控制74LS74D觸發(fā)器的輸出狀態(tài)，保證計數(shù)器(1)能在予定的時刻(相對于觸發(fā)信號的基準沿)開始延時計數(shù)，直到輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)－啟動計數(shù)器(2)開始工作。計數(shù)器(1)的時間常數(shù)由所需的取樣始點時刻而定。計數(shù)器(2)的時間取為8001(＝ (4×106)/500 ＋1＝8000＋1)，只要計數(shù)器(1)的輸出(Pin13)翻為高電平，計數(shù)器(2)即可對∮計數(shù)，其輸出(Pin17)將按每個信號觸發(fā)周期遞增0.25us的規(guī)律觸發(fā)取樣與A／D變換器工作，由此達到取樣率為4MHZ的A／D變換控制目的。
權(quán)利要求1.適用于超聲探傷的自動步進式超聲A/D變換控制器，其特征在于自動步進式超聲A/D變換控制器是由分頻器7、取樣始點控制器8、步進控制器9和晶體振蕩器10四部分組成，晶體振蕩器10由晶體和反相器組成，其輸出時鐘∮的頻率為F，并將∮同時輸出給分頻器7、取樣始點控制器8和步進控制器9，以協(xié)調(diào)三者同步工作，分頻器7將∮分頻處理后，輸出給探傷儀5，作為探傷儀5的自身主控脈沖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變換控制器，其特征在于取樣始點控制器8是由一個可予置計數(shù)器及輸出展寬電路組成，它根據(jù)所需的取樣始點時刻予置一時間常數(shù)，在探傷儀5輸出的信號觸發(fā)脈沖基準沿的啟動下，對∮進行計數(shù)延時，當計數(shù)達到予定值時，輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，啟動步進控制器9工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變換控制器，其特征在于步進控制器9是由一N進制計數(shù)器及輸出展寬電路組成，步進控制器9按每個觸發(fā)脈沖周期遞增(或遞減)一個∮周期值的步進(或步退)規(guī)律，啟動A／D變換器工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的變換控制器，其特征在于N進制計數(shù)器的N值是由下式?jīng)Q定的N＝ (F)/(f) ±M ( (F)/(f) 為整數(shù))式中F為晶體振蕩器輸出∮的頻率(Hz)f為探傷儀相應信號通道的觸發(fā)脈沖重復頻率(Hz)M為一合適的正整數(shù)適當改變M值，即可降低取樣頻率。
專利摘要自動步進式超聲A/D變換控制器，適用于采用A型超聲波檢測方式對探傷儀的缺陷回波信號進行高速A/D變換的超聲探傷微機控制系統(tǒng)。由A/D變換器、超聲換能器、鍵盤、打印機、超探儀、電腦主機、通訊接口、分頻器、取樣始點控制器、步進控制器和晶體振蕩器等組成。晶體振蕩器輸出時鐘的頻率為F，并將同時輸出給分頻器、取樣始點控制器和步進控制器，以協(xié)調(diào)三者同步工作，實現(xiàn)自動步進過程。
文檔編號G01N29/22GK2093396SQ90217730
公開日1992年1月15日 申請日期1990年8月8日 優(yōu)先權(quán)日1990年8月8日
發(fā)明者彭津 申請人:鄭州鐵路局武漢科學技術(shù)研究所