阵列超声场的信号采集与处理系统
超声相控阵技术在医学和工业无损检测方面有着广阔的应用前景,近年来研究非常广泛。本文介绍的基于计算机的线性超声阵列的信号采集和处理系统,为相控阵的研究建立了很好的理论基础。
1 系统硬件组成
系统主要包括:计算机、TDS210型数字示波器、TDS2MM扩展模块、换能器阵列及译码选通装置等。
1.1 试验样块及换能器阵列
如图1所示,在一块235×195.6mm×20.6mm的铜板的顶部贴上64个紧密排列的晶片,晶片截面尺寸为18mm×3.06mm,厚度是0.8mm,材质为PZT-5,固有频率为2.8MHz。在铜板上加工7个通孔(分别为a、b、c、d、e、f、g)作为人工缺陷,其中的圆孔(a、b、c、e、f、g)直径为3.2mm,长方孔(d)截面尺寸为10mm×6mm。
1.2 TDS210型示波器
本系统采用美国Tektronix公司的TDS210型数字存储示波器。该示波器带宽为60MHz,取样速率为1GS/s,双通道输入,
记录
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长度为2500个点,采样位数为8bit,垂直分辨率为0.4%,水平精度为±0.01%。该示波器还带有非易失性存储器,可以存储两个基准波形和5个前面板设置[1]。
该示波器的TDS2MM扩展模块带有RS-232八位串行通信接口、Centronics硬拷贝打印输出接口和GPIB 8位并行通信接口,可直接与外部的控制器、打印机、计算机等设备进行通信。示波器与计算机可直接用带DB-9型连接器的电缆连接,使用非常方便。
2 系统软件开发
2.1 系统软件设计
本系统开发工具为VB6.0与VC6.0,由于使用了其自带的通信控件MSComm6.0,因而使编程更为方便快捷。MSComm6.0ocx封装了大量
标准
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的通信控制及线程管理函数,通过这些函数可以方便地与串行端口建立连接。这样就可通过串行端口去控制示波器,发出命令,交换数据。
系统工作步骤如下:启动后自动完成初始化,检测硬件配置,设定通讯参数;设置示波器特性,进行数据的人工采集或自动采集;在自动采集的情况下,控制光电继电器按照一定顺序,定时选通阵列中的两个晶片,分别接通发射和接收回路;