专利名称：一种弯管裂纹无线超声检测系统的制作方法
技术领域：
本发明是关于热煨弯裂纹检测技术，特别是关于一种弯管裂纹无线超声检测系统。
背景技术：
目前，在长输管道建设中大量应用热煨弯管，现有的常用的对热煨弯管的超声裂纹的检测分为两种，一种是通过手持超声检测仪逐点对弯管部位进行检测，由于这种检测方法需要人工进行弯管管体各个位置的检测，检测速度慢，使得整个检测过程的时间较长，且不能对检测数据进行存储分析；另一种是通过自动扫查装置对弯管管体裂纹进行检测，该装置在弯管内进行自动检测时，信号传输通过网线完成，网线在检测时容易反复缠绕，容易产生接触不良、通讯故障甚至断裂的问题。因此，亟需一种全新的热煨弯管裂纹检测的信号采集和存储方案，从根本上解决上述现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明实施例的主要目的在于提供一种弯管裂纹无线超声检测系统，以解决现有技术中存在的速度慢、不能存储分析，用网线传输容易造成的绕线、接触不良、通讯故障的问题。为了实现上述目的，本发明实施例提供一种弯管裂纹无线超声检测系统，其特征在于，所述的弯管裂纹无线超声检测系统包括工控机、第一射频通信模块、第二射频通信模块、超声采集器及检测探头；所述的工控机通过USB数据线与所述的第一射频�？榱樱龅牡谝簧淦低ㄐ拍？橛氲诙淦低ㄐ拍？槲尴吡樱龅牡诙淦低ㄐ拍？橥ü齍SB数据线所述的超声采集器连接，所述的超声采集器通过同轴电缆与所述的检测探头连接；所述的工控机通过所述的第一射频通信�？榧暗诙淦低ㄐ拍？橄蛩龅某杉鞣⑺涂刂菩藕牛龅某杉鞲菟龅目刂菩藕趴刂扑龅募觳馓酵方谐藕偶觳猓⒔觳獾乃龀藕欧⑺透龅墓た鼗�。
进一步地，所述的检测探头包括用于检测弯管内部裂纹及轴向和深度的三维坐标的TOFD探头及用于检测弯管表面裂纹的横向探头。进一步地，所述的TOFD探头包括T0FD发射探头及TOFD接收探头。进一步地，所述的横向探头包括横向发射探头及横向接收探头。进一步地，所述的超声采集器包括USB接口电路、FPGA电路、超声信号发射电路、模拟信号输入电路及A/D数模转换电路；所述的USB接口电路与FPGA电路连接，所述的FPGA电路与超声信号发射电路连接，所述的超声信号发射电路与模拟信号输入电路连接，所述的模拟信号输入电路与A/D数模转换电路连接，所述的A/D数模转换电路与FPGA电路连接。进一步地，所述的第一射频通信�？榧岸淦低ㄐ拍？榉直鸢ㄌ煜�。进一步地，所述的第一射频通信模块及第二射频通信�？榉直鸢ㄌ煜�。
本发明实施例的有益效果在于，本发明的弯管裂纹无线超声检测系统可以解决现有技术中存在的速度慢、不能存储分析，用网线传输容易造成的绕线、接触不良、通讯故障的问题。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例弯管裂纹无线超声检测系统的结构示意图；图2为本发明实施例超声发射电路的结构示意图；图3为本发明实施例数字信号到FPGA的接口电路示意图；图4为本发明实施例的模拟信号输入电路示意图；图5为本发明实施例的A/D数模转换电路示意图；图6时本发明实施例FPGA电路与USB接口的外围电路；图7是FPGA电路与第二射频通信�？�103的USB接口电路的连接示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图1所示，本发明提供一种弯管裂纹无线超声检测系统，该弯管裂纹无线超声检测系统包括工控机101、第一射频通信�？�102、第二射频通信�？�103、超声采集器104及检测探头。工控机101通过USB数据线与第一射频�？�102连接(工控机101的USB接口连接射第一频通信�？�102的USB接口)，第二射频通信�？�103通过USB数据线超声采集器104连接(第二射频通信�？�103的USB接口与超声采集器的通讯口连接)，超声采集器104通过同轴电缆与检测探头连接。第一射频通信�？�102及第二射频通信�？�103均包含天线，二者之间无线连接，解决了用网线传输容易造成的绕线、接触不良、通讯故障的问题。工控机101通过第一射频通信�？�102及第二射频通信�？�103向超声采集器104发送控制信号。超声采集器104通过第二射频通信�？�103的USB接口接收程序软件传过来的控制字，按照接收的控制字对超声发射接收过程进行控制，并把接收的超声信号以数据包的形式传输给工控机101。如图1所示，检测探头包括T0FD探头(C563-SM)及横向探头(PRI7. 5)，TOFD探头用于检测弯管内部裂纹及轴向和深度的三维坐标，横向探头用于检测弯管表面裂纹的，解决了 TOFD检测技术存在表面盲区、对表面缺陷容易漏检的技术难题，用于热煨弯管质量评判。TOFD探头及横向探头均未一对，采用一发一收的工作方式，TOFD探头包括T0FD发射探头及TOFD接收探头，横向探头包括横向发射探头及横向接收探头。图1中的工控机101采用JPC-1504类产品，两个射频通信�？榭裳≡馛C1100型号产品，TOFD探头可选C563-SM类产品，横向探头可选PRI7. 5类产品。超声采集器104包括USB接口电路、FPGA电路、超声信号发射电路、模拟信号输入电路及A/D数模转换电路，FPGA电路为超声采集器104的整个电路的核心部分。USB接口电路与FPGA电路连接，FPGA电路与超声信号发射电路连接，超声信号发射电路与模拟信号输入电路连接，模拟信号输入电路与A/D数模转换电路连接，A/D数模转换电路与FPGA电路连接。由FPGA芯片构成超声信号采集系统，FPGA芯片采用EP2S30F672C3，属于AltraStratix II系列，FPGA的配置通过设计的USB接口下载配置。模拟信号输入电路、A/D数模转换电路及FPGA电路时本领域技术人员公知的典型的应用电路，本实施例中给出的应用电路仅用于说明本发明的可实现性，并不用于限定本发明。超声发射电路的结构如图2所示，超声发射电路向TOFD发射探头及横向发射探头发射负脉冲信号，脉冲信号的宽度由FPGA电路控制，负脉冲信号经TOFD发射探头及横向发射探头压电转换，产生超声波，超声波在弯管管壁中传播，遇到缺陷时，反射回波信号，被TOFD接收探头及横向接收探头接收，经超声信号采集电路处理，被FPGA电路接收，经FPGA电路运算处理后，通过第二射频通信�？�103传输给工控机101，进行显示和缺陷评判。同时FPGA电路接收工控机101的参数文件，对超声采集器104的整个电路进行控制。超如图2所示，由FPGA电路来的发射脉冲信号SEND1、SEND2 (如图3所示)控制驱动芯片MAX4420，由MAX4420和MOS驱动管Q1、Q2产生负脉冲超声激励信号0UT1、0UT2，分别到TOFD发射探头和横向发射探头，发射电压达一 200VDC，发射脉宽可通过编程由FPGA电路输出的脉冲信号 SEND1、SEND2 调节。超声信号采集电路由图4的模拟信号输入电路、图5的A/D数模转换电路及图3的数字信号到FPGA的接口电路组成。如图4所示，TOFD发射探头及横向发射探头采集的模拟信号IN1、IN2通过高输入阻抗运算放大器AD820进行放大，将微弱的超声信号放大为电路可处理的电信号，再经单端转差分芯片AD8138转换成差分信号ADVINAN和ADVINAP、ADVINBN和ADVINBP，进入图5的A/D数模转换电路，经ADC芯片AD9238BST-40转换成数字信号，数字电源与模拟电源之间采用一个磁珠进行了隔离，数字信号ADBUF[23，O]供FPGAEP2S30P672C3 采集处理。 图6时本发明实施例FPGA电路与USB接口的外围电路，图7是FPGA电路与第二射频通信�？�103的USB接口电路的连接示意图。采用了 FPGA的BAKl和BAK2，接口电源是 3. 3V。数据线 FD[15 0] \ FD[7 0]为双向数据线，由 USB 接 口芯片 CY7C68013A-56PVXC中的固件程序选择是8位还是16位数据线；RDY0/SLRD信号线用于FPGA对端点进行读操作的使能信号，设置为下降沿有效；RDY1/SLWR用于FPGA对端点进行写操作的使能信号，设置为下降沿有效；CTL0/FLAGA引脚，CTLO为GPIF控制输出，FLAGA为可编程从属FIFO输出状态标志信号；CTL1/FLAGB和CTL1/FLAGC为端点FIFO的空满标志，FLAGB代表“满"，FLAGC代表“空”;PA0/INT0#引脚，PAO为双向I/O 口，INTO#是8051的INTO中断输入信号；PA1/INTI#引脚，PAl是双向I/O 口引脚，INT1#是8051的INTl中断输入信号；PA2/SL0E引脚，PA2双向I/O 口引脚，SLOE提供FD输入、输出使能信号;PA3/WU2引脚，PA3是双向I/O 口引脚，WU2为USB唤醒交替源；端点选择接口 PA4/FIF0ADR0和PA5/FIF0ADR1，用于选择与FD相连的接收数据端点缓冲区；PA6/PKTEND引脚，PA6是双向I/O 口引脚，PKTEND可编程，用于连接到FD[15:0]的从属FIFO ；PA7/SLCS#引脚，PA7是双向I/O引脚，SLCS#用于控制所有其他从属FIFO的使能/选通；WAKEUP引脚用于USB唤醒；SCL引脚是I2C总线接口时钟；SDA引脚是I2C总线接口 ；IFCLK引脚为接口时钟，用于从属FIFO数据输入、输出的同步时钟；CLK0UT引脚为12MHz、24MHz或48MHz时钟，相位锁定在24MHz输入时钟；RST#引脚高电平有效，可复位整个芯片；XTALIN和XTAL0UT为晶体输入输出。FPGA芯片通过USB接口芯片CY7C68013A-56PVXC与第二射频通信�？�103的USB端口连接，CY7C68013A-56PVXC集成USB2. O的收发器和一个8051CPU。当计算机发出采集命令后，FPGA高速采集AD芯片转换后的数字信号，并通过芯片CY7C68013A-56PVXC的端口D十、D —将采集的数据发送给计算机，由计算机进行数据分析与显示，解决现有技术中存在的速度慢、不能存储分析的问题。本发明的弯管裂纹无线超声检测系统采用射频通信�？榻形尴咄ㄐ牛擞猛叽淙菀自斐傻娜葡呒敖哟ゲ涣嫉娜毕荨１玖煊蚱胀际跞嗽笨梢岳斫馐迪稚鲜鍪凳├椒ㄖ械娜炕虿糠植街杩梢酝ü绦蚶粗噶钕喙氐挠布赐瓿桑贸绦蚩梢源娲⒂谝患扑慊啥寥〈娲⒔橹手校热鏡0M/RAM、磁碟、光盘等。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种弯管裂纹无线超声检测系统，其特征在于，所述的弯管裂纹无线超声检测系统包括工控机、第一射频通信�？�、第二射频通信模块、超声采集器及检测探头；所述的工控机通过USB数据线与所述的第一射频�？榱樱龅牡谝簧淦低ㄐ拍？橛氲诙淦低ㄐ拍？槲尴吡樱龅牡诙淦低ㄐ拍？橥ü齍SB数据线所述的超声采集器连接，所述的超声采集器通过同轴电缆与所述的检测探头连接；所述的工控机通过所述的第一射频通信�？榧暗诙淦低ㄐ拍？橄蛩龅某杉鞣⑺涂刂菩藕牛龅某杉鞲菟龅目刂菩藕趴刂扑龅募觳馓酵方谐藕偶觳猓⒔觳獾乃龀藕欧⑺透龅墓た鼗�。
2.根据权利要求1所述的弯管裂纹无线超声检测系统，其特征在于，所述的检测探头包括用于检测弯管内部裂纹及轴向和深度的三维坐标的TOFD探头及用于检测弯管表面裂纹的横向探头。
3.根据权利要求2所述的弯管裂纹无线超声检测系统，其特征在于，所述的TOFD探头包括=TOFD发射探头及TOFD接收探 头。
4.根据权利要求2所述的弯管裂纹无线超声检测系统，其特征在于，所述的横向探头包括横向发射探头及横向接收探 头。
5.根据权利要求3或4所述的弯管裂纹无线超声检测系统，其特征在于，所述的超声采集器包括USB接口电路、FPGA电路、超声信号发射电路、模拟信号输入电路及Α/D数模转换电路；所述的USB接口电路与FPGA电路连接，所述的FPGA电路与超声信号发射电路连接， 所述的超声信号发射电路与模拟信号输入电路连接，所述的模拟信号输入电路与Α/D数模转换电路连接，所述的Α/D数模转换电路与FPGA电路连接。
6.根据权利要求5所述的弯管裂纹无线超声检测系统，其特征在于，所述的第一射频通信�？榘ㄌ煜摺�
7.根据权利要求5所述的弯管裂纹无线超声检测系统，其特征在于，所述的第二射频通信模块包括天线。
全文摘要
本发明提供一种弯管裂纹无线超声检测系统，包括工控机、第一射频通信�？椤⒌诙淦低ㄐ拍？�、超声采集器及检测探头；所述的工控机通过USB数据线与所述的第一射频�？榱樱龅牡谝簧淦低ㄐ拍？橛氲诙淦低ㄐ拍？槲尴吡樱龅牡诙淦低ㄐ拍？橥ü齍SB数据线所述的超声采集器连接，所述的超声采集器通过同轴电缆与所述的检测探头连接；所述的工控机通过所述的第一射频通信�？榧暗诙淦低ㄐ拍？橄蛩龅某杉鞣⑺涂刂菩藕牛龅某杉鞲菟龅目刂菩藕沤谐藕偶觳猓⒔觳獾乃龀藕欧⑺透龅墓た鼗１痉⒚骺梢越饩鱿钟屑际踔写嬖诘乃俣嚷坝猛叽淙菀自斐傻娜葡�、接触不良、通讯故障的问题。
文档编号G01N29/04GK103048386SQ201210570410
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者刘全利, 陈浩, 李佳, 薛岩, 白世武, 王玮, 杨天冰, 吴江桥, 吕新昱 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油天然气管道局
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