超声波信号检测系统

官方网站：127基于LabVIEW 软件和NDAQ-120614数据采集卡，开发了一套超声信号采集、存储、处理和显示的虚拟仪器系统。

解决了传统超声波探伤仪无法对信号进行存储和处理的问题。

数据采集设备通过USB 总线实现和上位机的实时数据传输。

文章重点阐述了虚拟仪器系统的设计思路以及数据处理的算法实现。

通过实验论证表明：该系统运行稳定，数据处理结果正确，实现了双通道高速动态信号的采集、处理等功能。

基于LabVIEW 的超声信号采集和处理系统设计◎任海平1 杨录1 丁宗梅2无损检测是现代工业发展必不可少的工具，它在某种程度上反映了一个国家的工业发展水平，其重要性己得到世界公认。

超声波探伤广泛应用于无损检测领域，用于检测物体的内部缺陷。

但传统的超声波探伤仪存在无法对信号进行存储和处理的问题，这在很大程度上制约了检测的效率和准确度。

所以超声信号的采集、存储和实时处理就显得尤为重要。

国际上一些技术先进的国家，已经将信号采集系统广泛地应用在军事、航空电子设备及宇航技术、工业等领域。

文章在CTS-23A 型超声波探伤仪的基础上，结合四川拓普科技的高速双通道数据采集卡NDAQ-120614，并利用LabVIEW 软件，设计了一套虚拟仪器系统。

该系统集超声波数据采集、存储、处理和显示于一身，实现了超声无损检测的自动化控制、超声波数据的数字化以及数据的实时显示和处理等功能。

虚拟仪器系统的设计系统总体设计框架介绍。

系统主要由三部分组成：数据采集模块，数据处理模块，结果显示模块。

如图1所示为系统的总体设计框图。

上位机通过USB 接口发送采集命令给数据采集卡。

采集卡发送超声波触发信号给超声波探伤仪，以此为时间起点，延长指定的时间以后，采集卡开始采集数据，并把数据保存到板卡缓存。

存储在采集卡中的数据通过USB 接口传送到上位机，上位机对数据进行处理和显示等操作。

需要指出的是探伤仪是超声收发一体的，即在发送超声波的同时也可以接收超声回波信号。

基于51单片机的超声波测距仪说明书引言超声波测距仪，可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。

利用超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。

利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制。

一、性能要求该超声波测距仪，要求测量范围在0.08-3.00m，测量精度1cm，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。

二、工作原理及方案论证超声波传感器及其测距原理超声波是指频率高于20KHz的机械波。

用超声波传感器产生超声波和接收超声波，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。

超声波传感器有发送器和接收器.超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。

超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOF（timeofflight）。

首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离。

根据要求并综合各方面因素，采用AT89C52单片机作为主控制器，用动态扫描法实现LED数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器完成，超声波测距仪的系统框图如下图所示：图1 超声波测距仪系统设计框图三、系统硬件部分硬件部分主要由单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分组成。

1.单片机系统及显示电路单片机采用AT89C52来实现对CX20106A红外接收芯片和TCT40-10系列超声波转换模块的控制。

单片机通过P1.1引脚发射脉冲控制超声波的发送，然后单片机不停的检测外中断0口INT0引脚，当INT0引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。

计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。

显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP三极管驱动。

超声波暂态地电压检测仪原理超声波暂态地电压检测仪原理超声波暂态地电压检测仪是一种先进的仪器设备，可以用于测量和监测电力系统中的暂态地电压。

它利用超声波传感器和电路系统相结合的原理，准确地测量电压信号并记录相关数据。

下面将详细介绍超声波暂态地电压检测仪的工作原理。

1. 超声波传感器原理超声波传感器是超声波暂态地电压检测仪的核心部件。

它利用超声波在不同介质中传播的特性来测量电压信号。

当超声波传感器受到电压信号作用时，其尖端会产生微小的振动，这种振动在传感器中引起声波的传播。

通过测量声波传播的时间和路径长度，可以计算出电压信号的大小和相位。

2. 电路系统原理超声波暂态地电压检测仪的电路系统是用于接收和处理超声波传感器所测得的声波信号的。

在接收到声波信号后，电路系统会将其转换为相应的电信号，并进行放大和滤波处理以提高测量的精度和准确性。

通过采集和处理这些电信号，可以得到准确的电压数据。

3. 测量原理超声波暂态地电压检测仪在测量电压时，首先将超声波传感器放置在待测位置上，使其与地电压产生作用。

超声波传感器会通过声波的传播来测量电压信号的大小和相位，并将其转化为相应的电信号传输到电路系统中。

电路系统会接收和处理这些电信号，并根据特定的算法计算出电压的数值。

4. 数据记录原理超声波暂态地电压检测仪还具有数据记录的功能，可以将测得的电压数据存储下来，以便后续的分析和处理。

在测量过程中，电压数据会通过存储装置进行存储，并可以随时查看和导出。

这样，用户可以对电压的暂态变化进行全面的分析和评估。

综上所述，超声波暂态地电压检测仪通过超声波传感器和电路系统的相互配合，实现了对电压信号的准确测量和数据记录。

它为电力系统的监测和维护提供了重要的技术手段，并在预防事故和保证安全方面发挥着重要的作用。

5. 应用领域超声波暂态地电压检测仪广泛应用于电力系统、变电站和发电厂等领域，用于监测和测量暂态地电压。

它可以帮助工程师及时发现和诊断电力系统中的问题，提供重要的数据支持。

超声TOFD检测方法超声时间飞行差异（TOFD）是一种基于超声波技术的非破坏性检测方法，主要用于检测材料中的缺陷和裂纹。

本文将详细介绍TOFD检测方法及其应用。

1.TOFD检测原理TOFD检测利用超声波在材料中传播的时间差来检测缺陷和裂纹。

它采用两个相互垂直的传感器，其中一个作为发射器发射超声波，另一个作为接收器接收反射回来的信号。

在材料内部存在缺陷或裂纹时，超声波在缺陷处发生散射，一部分超声波会从缺陷内部反射回来，形成一条称为反射声束的图像。

另一部分超声波则会绕过缺陷，称为绕射声束。

TOFD检测利用这两个声束之间的时间差来确定缺陷的位置和尺寸。

2.TOFD检测系统TOFD检测系统由发射器、接收器和数据采集与处理系统组成。

发射器通过超声波探头发送短脉冲信号，接收器接收返回的超声信号，并将信号传输给数据采集与处理系统进行分析和显示。

数据采集与处理系统通常采用计算机或专用设备，通过算法计算声束之间的时间差，生成缺陷的声束图像。

3.TOFD检测优势TOFD检测方法具有以下优势：(1)高精度：TOFD能够实现对缺陷的准确定位和尺寸测量，能够检测到微小的裂纹。

(2)宽范围：TOFD检测方法适用于各种材料，包括金属、塑料、陶瓷等，并且对材料的厚度也没有限制。

(3)高效率：TOFD检测快速、自动化程度高，可以实现迅速检测大面积的材料。

(4)高重复性：TOFD检测方法的结果具有较高的重复性和可靠性，可以进行重复的检测。

4.TOFD检测应用TOFD检测方法广泛应用于不同领域：(1)航空航天领域：TOFD检测可以检测飞机发动机叶片等零部件中的裂纹，保证安全飞行。

(2)石油化工领域：TOFD检测可以检测石油管道、储罐等设备中的缺陷和腐蚀，避免泄漏和事故发生。

(3)交通运输领域：TOFD检测可以检测铁路轨道、桥梁等结构中的裂纹和缺陷，确保交通运输的安全。

(4)核电领域：TOFD检测可以检测核电设备中的裂纹和缺陷，预防核泄漏和事故。

简述超声诊断仪器的基本结构超声诊断仪器是一种应用超声波技术进行医学诊断的设备。

它通过发射和接收超声波信号，利用超声波在人体组织中的传播和反射特性，来获取人体内部器官的形态、结构和功能信息。

超声诊断仪器的基本结构主要包括超声发射装置、超声接收装置、信号处理系统和显示系统。

超声发射装置是超声诊断仪器的核心部分之一。

它通常由超声发射晶体、发射驱动电路和控制系统组成。

超声发射晶体是将电能转换为超声波能量的装置，通常采用石英晶体或陶瓷晶体。

发射驱动电路负责提供适当的电压和电流，以激励超声发射晶体产生超声波信号。

控制系统用于控制超声发射装置的工作模式、频率和强度，以及与其他部件的协调工作。

超声接收装置是用于接收反射回来的超声波信号的部件。

它通常由接收晶体、接收放大电路和信号调理电路组成。

接收晶体与发射晶体类似，负责将超声波信号转换为电信号。

接收放大电路用于放大接收到的微弱电信号，以增强信号的强度和信噪比。

信号调理电路用于对接收到的信号进行滤波、放大、增益调节等处理，以提高信号的质量和清晰度。

信号处理系统是超声诊断仪器的重要组成部分。

它主要由数字信号处理器（DSP）和图像处理器组成。

数字信号处理器负责对接收到的信号进行数字化处理，包括滤波、放大、去噪、增益调节等，以提高信号的质量和清晰度。

图像处理器则负责对处理后的信号进行进一步处理，包括图像重建、图像增强、图像压缩等，以生成清晰、准确的影像结果。

显示系统是超声诊断仪器的输出部分，用于将处理后的信号转换为可视化的影像结果。

显示系统通常采用液晶显示屏或CRT显示屏，用于显示超声图像和相关的诊断信息。

显示系统还包括图像存储和管理系统，用于存储和管理诊断过程中获得的超声图像和相关数据，以便于后续的分析和比较。

除了上述基本结构，超声诊断仪器还包括控制系统、电源系统和外部连接接口等。

控制系统用于控制超声诊断仪器的工作模式、参数设置和操作流程，以及与其他设备的联动。

电源系统提供超声诊断仪器所需的电能，通常采用交流电源或直流电池供电。

2圆钢相控阵超声波检测系统简介及调试体会摘要：超声相控阵技术已有近20 多年的发展历史。

初期主要应用于医疗领域，最初系统的复杂性、固体中波动传播的复杂性及成本费用高等原因使其在工业无损检测中的应用受限。

然而随着电子技术和计算机技术的快速发展超声相控阵技术逐渐应用于工业无损检测特别是在核工业及航空工业等领域。

近几年超声相控阵技术以其快速、灵活可进行复杂检测，阵列尺寸小，用电子扫查代替机械扫查，由于其采用浮动探头检测系统，既减少了磨损，又增加了系统的可靠性，增强了方向难以辨别的缺陷可检测性。

因此，相控阵超声波技术被广泛应用与钢材检测。

本文主要介绍加拿大Olympus NDT公司相控阵超声波探伤设备功能及考核验收简介。

关键词：相控阵、探头、聚焦相控阵技术是近几年发展的一项新的技术，最开始引进我国是在90年代后期，西气东输的管道检测上使用较多，随着钢铁行业的不断发展，先后在国内如大钢、石钢等钢厂分别引进。

该技术用水耦合，信噪比高、稳定性好，对于棒材表面内部中心等都能有效检测到。

目前钢材市场竞争异常激烈，对产品质量保证近乎苛刻，老的探伤方法和探伤设备已无法满足和适应产品技术条件的要求，相控阵技术的发展已经广泛应用于棒材超声波检测，可实现全棒体多功能超声波探伤。

加拿大RD、Olympus NDT、德国KK等公司已有生产；它可以实现在探头不用旋转，用分时触发的工作状态完成一段弧形成圆周检测。

全部工作都在计算机上完成，检测圆棒时，使用的是垂直于棒材轴线的曲面相控阵探头；棒材穿过含有UT 检测头的水槽。

相控阵探头固定在检测头中的卡座内。

探头包围在棒材的整个周向上。

如需检测棒材全部体积，根据不同的棒材直径和配置，需使用 4 至12 个相控阵或16 至24 个纵波探头，以及32 至48 个横波单晶探头。

用全部这些探头配合水槽中线性移动的棒材，便可检测棒材全部体积（100% 体积检测）。

目前用于棒材检测的有北满特钢、大连特钢、石钢等特钢厂。

工业超声波检测系统中电磁干扰的分析及防护措施魏鹏;周昌智【摘要】通常的工业现场环境中往往存在着大量的电磁干扰,抑制或消除其对超声检测系统信号的影响是系统在设计及安装调试阶段中极其重要的一项任务.基于对工业现场常见电磁干扰的分析,并结合多年的超声检测系统应用经验,总结了一些针对大型超声波检测系统常用的电磁干扰防护措施,这些措施的有效性在试验室测试及客户现场安装测试中已得到了充分的验证,对超声检测系统防干扰的设计及调试具有指导意义.【期刊名称】《无损检测》【年(卷),期】2014(036)008【总页数】4页(P76-78,84)【关键词】超声检测系统;电磁干扰及防护;信噪比;自动控制【作者】魏鹏;周昌智【作者单位】GE检测控制技术,上海201203;GE检测控制技术,上海201203【正文语种】中文【中图分类】TG115.28近年来，工业无损检测行业出现了井喷式的发展。

其中超声波检测以其方便、无辐射的特点，占据了无损检测中很大的份额。

但是，设备厂家或研究单位在开发和调试设备时，不得不面对超声检测系统受到的严重电磁干扰问题。

这个问题如果处理不好，电磁噪声将严重影响超声检测系统灵敏度及准确性，甚至影响到设备的正常使用。

笔者针对工业超声波检测时常见的电磁干扰问题，分析并总结了一些有效的电磁干扰抑制及防护措施。

1 工业超声波检测系统介绍超声波检测设备通常可分为便携式超声检测设备及大型超声波检测系统。

笔者重点讨论大型超声波检测系统的电磁干扰问题。

大型超声波检测系统是较为复杂的一套系统，除了核心的超声子系统外，还需要机械、电控等辅助系统才能完成在线或自动检查任务。

其中超声子系统可简单地划分为：信号摄取部分（换能器）、信号调理转换及控制部分、信号显示及传输部分。

文中所谈的干扰主要指针对超声子系统的电磁干扰，其主要体现为系统外部及系统内部电控、超声电路对超声信号产生的干扰噪声。

2 电磁干扰对超声检测信号的影响2.1 电磁干扰介绍电磁干扰（EMI）是引起设备、传输信道或系统性能下降的电磁噪声。

引言超声波是一种频率在20KHz以上的机械波，在空气中的传播速度约为340 m／s(20°C 时)。

超声波可由超声波传感器产生，常用的超声波传感器两大类：一类是采用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波，目前较为常用的是压电式超声波传感器。

由于超声波具有易于定向发射，方向性好，强度好控制，对色彩、光照度不敏感，反射率高等特点，因此被广泛应用于无损探伤，距离测量、距离开关、汽车倒车防撞、智能机器人等领域。

1 系统原理框图本设计的整体框图如图1所示，主要由超声波发射，超声波接收与信号转换，按键显示电路与温度传感器电路组成。

超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差T，然后求出距离S=CT／2，式中的C为超声波波速。

在常温下，空气中的声速约为340m／s。

由于超声波也是一种声波，其传播速度C 与温度有关，在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。

因本系统测距精度要求很高，所以通过对温度的检测对超声波的传播速度加以校正。

超声波传播速度确定后，只要测得超声波往返的时间，如图2所示，即可求得距离。

这就是超声波测距系统的基本原理。

2 超声波信号的发射与接收电路发射部分电路如图3所示，主要由脉冲调制信号产生电路，隔离电路以及驱动电路组成，用来为超声波传感器提供发送信号。

脉冲调制信号产生电路中通过单片机对555定的复位(RESET)端的控制，使555定时器分时工作从而生产生脉冲频率为40KHz，周期为30ms的脉冲调制信号，信号波形如图2所示，本设计中一个周期内发送10个脉冲信号。

隔离电路主要是由两个与非门组成，对输出级与脉冲产生电路之间进行隔离。

输出级由两个通用型集成运放TL084CN 组成，由于超声波传感器的发射距离与其两端所加的电压成正比，因此要求电路要产生足够大的驱动电压，其基本原理就是一个比较电路，当输入信号Vi>2．5V时，运放A的输出电压VA=+12V，运放B的输出电压VB=-12V，当输入信号Vi<2．5V时，运放A的输出电压VA="-12V"，运放B的输出电压VB=+12V，所以在超声传感器两端得到两个极性完全相反的对称波形，即VB=-VA，所以加在超声波传感器两端的电压V=VA-VB=2VA，其两端的电压可达到24V，从而保证超声波能够发送较远的距离，提高了测量量程。

超声波检测注意事项-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述超声波检测是一种非侵入性的无损检测技术，通过利用超声波在材料中的传播和反射来获取材料内部的信息。

它广泛应用于工业、医学、环境监测等领域，可以用于检测材料的裂纹、缺陷、质量和结构等问题。

超声波检测的原理是利用声波在不同介质之间的反射和传播来获取材料内部的信息。

超声波在材料中的传播速度和反射程度与材料的物理性质有关，从而可以通过测量这些参数来判断材料的质量和结构。

通过超声波检测，不仅可以检测到微小的缺陷和裂纹，还可以评估材料的力学性能和耐久性。

超声波检测具有许多优点，其中最重要的是其非侵入性。

相比其他检测方法，超声波检测不需要对材料进行破坏性测试，大大减少了对材料的危害。

同时，超声波检测速度快，结果准确可靠，可以在实时监测中得到应用。

此外，超声波检测设备的成本相对较低，易于操作和维护，适用于不同的工作环境。

然而，超声波检测也存在一些局限性和注意事项。

首先，超声波检测的有效深度受到材料的吸收、散射和衰减等因素的影响，因此对于较厚或有较高吸收系数的材料，检测效果可能会受到限制。

其次，超声波检测还受到材料表面状况的影响，如粗糙度、涂层等会对超声波的传播和反射产生干扰。

此外，正确的超声波探头的选择和放置位置也是超声波检测中需要注意的因素。

综上所述，超声波检测作为一种有效的无损检测方法，在各个领域都得到了广泛应用。

然而，在进行超声波检测时，需要注意材料的特性、工作环境和操作方法等因素，以保证检测的准确性和可靠性。

在日后的研究中，还需要进一步探索超声波检测的新技术和应用领域，以提升其检测能力和应用范围。

文章结构是指文章的组织框架，它决定了文章内容的展示方式和逻辑顺序，有助于读者理解和把握文章主旨。

本文将按照以下结构组织内容：1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 超声波检测的原理2.2 超声波检测的应用领域2.3 超声波检测的优缺点3. 结论3.1 总结超声波检测的注意事项3.2 强调超声波检测的重要性3.3 提出进一步研究的方向在正文部分，将详细介绍超声波检测的原理，包括超声波的产生和传播机制，以及如何利用超声波来进行物体检测和测量。

超声波测距系统输出信号类型
超声波测距系统的输出信号类型通常有两种：模拟信号和数字信号。

1. 模拟信号：超声波传感器接收到的回波信号会被放大并转换成模拟信号输出。

这种信号通常是电压或电流信号,它们的变化与测距的距离变化成正比。

2. 数字信号：数字信号一般是通过微处理器或者其他数字处理设备进行处理并输出的。

超声波传感器收到的回波信号经过放大和滤波后,会被转换成数字信号输入到微处理器中,经过处理后输出数字信号,这种信号通常是脉冲信号或串口通信信号。

无论是模拟信号还是数字信号,都可以用于超声波测距系统的控制和显示,但数字信号具有更高的可靠性和精度。