飛泰數(shù)字式超聲波探傷儀優(yōu)勢

數(shù)字式探傷儀器生產(chǎn)的重點(diǎn)是如何高速量化模擬信號和對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時的數(shù)字信號處理。其實(shí)在數(shù)據(jù)高速采集方面，F(xiàn)PGA就具有先天優(yōu)勢，獨(dú)特的并行處理能力，基于FPGA設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、數(shù)據(jù)緩存單元等具有高實(shí)時性、功耗小的優(yōu)勢。并且Spartan-3E系列芯片能夠以標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品級的價格微控制器、數(shù)字信號處理功能，并且支持多達(dá)18種的I/O標(biāo)準(zhǔn)，廣泛適用于各類消費(fèi)類數(shù)字電子平臺的建立。裝置的人機(jī)對話界面基于ARM9微處理器，觸摸屏技術(shù)和彩色LCD顯示技術(shù)設(shè)計(jì)，在Qtopia視窗環(huán)境中運(yùn)行并顯示。整個界面簡潔美觀，并且省去傳統(tǒng)的模擬外接鍵盤，因此維護(hù)及操作都更為方便。

飛泰設(shè)計(jì)了基于FPGA與ARM的脈沖反射式超聲波數(shù)字探傷裝置。具體包括以下三方面。

（1）設(shè)計(jì)了超聲波脈沖發(fā)射及接收電路。采用3級AD603組成接收信號程控放大器，增益的控制由FPGA來完成。根據(jù)需要選擇帶寬為30MHz，增益范圍為0dB~120dB。

（2）使用FPGA實(shí)現(xiàn)了信號采集、信號運(yùn)算與處理及外圍電路控制等功能。它與AD9244以50MHz的采樣速率對信號進(jìn)行采集，在信號運(yùn)算與處理中，利用數(shù)字濾波技術(shù)設(shè)計(jì)了頻帶為0.5MHz~10MHz的FIR帶通濾波器。同時為了檢測分析需要對信號進(jìn)行頻域變換。構(gòu)建了串口單元與ARM通信傳輸數(shù)據(jù)，并通過外電路控制單元控制外圍電路。

（3）使用ARM9開發(fā)板設(shè)計(jì)了超聲波探傷裝置的顯示及控制面板應(yīng)用程序。它采用觸摸屏技術(shù)，對裝置的工作參數(shù)及顯示模式進(jìn)行設(shè)置，同時可觀測信號的時域及頻域波形。

整體來說，裝置設(shè)計(jì)還有許多有待改進(jìn)的地方。裝置中采用串口通信方式在ARM和FPGA之間傳遞數(shù)據(jù)和用戶控制指令，這種方式應(yīng)用普遍，當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)量不大，系統(tǒng)的實(shí)時性是滿足的，然而當(dāng)裝置應(yīng)用升級，需要大量傳輸數(shù)據(jù)時效率較低。在這種情況下，可以考慮采用ARM與FPGA共用存儲器方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。S3C2440存儲控制器提供有訪問外部存儲器的控制信號，32位處理器的尋址空間有4G，S3C2440把低1G的尋址空間劃分為8塊。存儲器擴(kuò)展便要應(yīng)用這8塊地址空間，這8塊空間均可支持ROM、SRAM并且最后的一段地址是可變的，其地址與第6塊結(jié)束地址首尾相連，如果使用SDRAM必須把地址映射到最后這兩塊空間上。那么要實(shí)現(xiàn)ARM與FPGA的數(shù)據(jù)高速交換，只需要把雙口RAM一端與ARM相連，并把地址映射到ARM尋址空間中，相當(dāng)于作為內(nèi)存使用，而FPGA端連接雙口RAM另一端即可。此外，限于資料和實(shí)驗(yàn)條件，我們沒能在ARM中建立一個具有針對性的超聲波檢測參數(shù)數(shù)據(jù)庫，當(dāng)資料齊備時，在現(xiàn)有軟件程序基礎(chǔ)上添加相應(yīng)的數(shù)據(jù)、參數(shù)以及數(shù)據(jù)處理函數(shù)也是方便的。以該裝置為基礎(chǔ)，將大量的檢測知識和經(jīng)驗(yàn)，存儲到ARM中，通過具有推理機(jī)制的智能程序，使之能夠?qū)θ毕菪盘栠M(jìn)行系統(tǒng)的判斷，即所謂的專家系統(tǒng)。