一種新型檢測數據采集裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種數據采集方法，具體涉及一種新型檢測數據采集裝置。
【背景技術】
[0002]機械設備經過長時間運行后，其承力結構和關鍵零部件容易出現疲勞裂紋等缺陷，這將嚴重影響設備的正常運行，甚至會導致人身安全事故。裂紋檢測是機械工業中必須給予足夠重視的問題之一，以確保裂紋在尚未構成威脅前能被有效地檢測出來。渦流檢測是近年來發展較快的一種無損檢測技術，具有結構簡單、非接觸測量、靈敏度高、頻率響應特性好、不受油污影響等優點，特別適用于金屬構件表面疲勞裂紋和應力裂紋的榆測。長期以來，檢測靈敏度和檢測深度一直是常規渦流檢測應用中需要進行權衡取舍的問題，如以方波等鶯復脈沖代替正弦交變信號進行激勵，則檢出的脈沖渦流響應信號中必然包含有被測工件表面、近表面和表層一定深度范圍內的質量信息，這較好地解決了常規渦流不能兼顧檢測靈敏度和檢測深度的矛盾，金屬表面裂紋渦流檢測中需要采集大量的數據進行分析運算，實時性要求高，數據采集與處理任務繁重，且要求系統具有友好的人機交互功能。

【發明內容】

[0003]本發明克服了現有技術的不足，提出了一種新型檢測數據采集裝置，所述系統采用基于雙CPU架構的數據采集方案，以高性能定點DSP芯片為主處理單元，以高速單片機為從處理單元，充分發揮DSP數據處理能力強和單片機接口管理能力強、外圍資源豐富的優點，使得兩種處理器各司其職，并實現功能互補。
[0004]本發明的技術方案為:一種新型檢測數據采集裝置，包括控制單元、DSP模塊、雙口 RAM模塊，單片機模塊，數據采集與通訊系統軟件；控制單元通過信號線分別與DSP模塊、雙口 RAM模塊，單片機模塊，數據采集模塊相連接，所述DSP模塊主要包括數據采集，數據轉換和數據處理三個部分。所述數據采集包括信號緩沖、放大、濾波和A / D轉換及邏輯控制，所述數據轉換包括設定PGA增益系數、產生A / D邏輯控制，信號、串入/并出的數據轉換以及地址譯碼，所述數據處理包括實時讀取CPLD中的16位并行A / D轉換結果，對數字濾波、溫度補償等算法產生的數據進行處理，將數據送雙口 RAM供單片機訪問。
[0005]所述雙口 RAM模塊是所述DSP模塊與所述單片機模塊的數據交換接口，影響著整個系統數據傳輸。
[0006]所述單片機模塊包括人機接口與通信接口，主要實現參數設定、實時數據顯示、菜單操作以及與Pc通信等功能。所述人機接口實現對鍵盤與顯示器的接口管理，所述通信接口實現將雙口 RAM中的實時數據進行外部存儲并利用上位PC機進行離線分析和管理。
[0007]所述數據采集與通訊系統軟件包括主要包括人機接口與通信程序、DSP數據采集與數據處理程序和邏輯控制實現程序。
[0008]本發明具有如下有益效果:
I)本發明系統具有精度高、響應速度快的特點。
[0009]2)本發明性能可靠、工作穩定；
3)本發明信噪比高，數據處理能力強，數據處理準確。
【具體實施方式】
[0010]在本發明算法中，所述DSP模塊通過DSP數據采集與數據處理程序實現數據采集與處理之后將采集數據存儲至所述雙口 RAM模塊，所述單片機模塊通過邏輯控制實現程序對存儲在雙口 RAM模塊中的數據進行處理和訪問，并通過人機接口與通信程序與上位PC機進行通信，完成數據的離線分析和處理。
[0011]本發明包括控制單元、DSP模塊、雙口 RAM模塊，單片機模塊，數據采集與通訊系統軟件；控制單元通過信號線分別與DSP模塊、雙口 RAM模塊，單片機模塊，數據采集模塊相連接，所述DSP模塊主要包括數據采集，數據轉換和數據處理三個部分。數據采集主要包括信號緩沖、放大、濾波和A / D轉換及邏輯控制等環節。其中，緩沖儀用放大器AD620具有輸入阻抗高、輸出阻抗低的特點以利于實現通道阻抗匹配。采用MAX275濾波器構成四階Butterworth帶通濾波單元,其中心頻率范圍最高可達300 kHz,具有通帶內最大平坦度的幅頻特性和合理的過度帶衰減速率。程控增益放大器(PGA)由兩片AD526級聯構成，增益系數有16種選擇，最大為256，可根據需要由軟件設定，以保證系統具有較大的動態測幢范圍，并減小信號轉換的鍍化誤差。A / D轉換部分由16位A / D芯片MAX195和高精度的基準電源MAX6241組成，轉換結果以串行格式輸出。為實現溫度補償，采用一線式溫度傳感器DS18820來監測系統環境溫度，精度為±0.5°C。MAX195是Maxim公司推出的16位逐次逼近式A / D轉換器，僅9.4us的轉換時間，內置采樣/保持電路，三態串行數據輸出(高位在前)，且具有自校準能力。所述數據轉換主要設定PGA增益系數、產生A / D邏輯控制信號、串入/并出的數據轉換以及地址譯碼，主要使用由Altera公司的CPLD芯片EPM7128S的數字電路完成，所述數據處理選用II公司的16位定點dsp芯片TMS320VC5416，實時讀取CPLD中的16位并行A / D轉換結果，再通過數字濾波、溫度補償等算法對數據進行處理，最后送雙口 RAM供單片機訪問。
[0012]所述雙口 RAM模塊是所述DSP模塊與所述單片機模塊的數據交換接口。所述雙口RAM模塊采用了 IDT7130是I KBX8位高速雙口靜態RAM，具有兩套相互獨立、完全對稱的地址總線、數據總線和控制總線。為防止兩邊總線同時對同一地址進行訪問而導致數據混舌L該芯片內總線仲裁電路提供了 BUSY和INT兩種沖突解決方法。由于IDT7130芯片將其片內0x3FHl和0x3FHl單元用作通信“郵箱”，通過左、右兩端口對上述麗單元的寫、讀操作，可使INT標志置I或清0，故本系統利用INT標志進行總線仲裁，同時結合DSP和單片機的中斷機制，使主、從CPU和雙口 RAM進行通信時不需要插入等待周期，從而實現對雙13 RAM的全速存取，以達到數據緩沖與高速通信的目的。
[0013]所述單片機模塊包括人機接口與通信接口，主要實現參數設定、實時數據顯示、菜單操作以及與Pc通信等功能。所述人機接口鍵盤采用4X5行列式結構，完成系統參數設定、菜單命令選擇等操作。1H)選用內嵌SED1335控制器的圖形點陣式液晶顯示模塊MSP.G320240，它與單片機之間的接口采用電路簡單的直接訪問方式。本系統將鍵盤與1H)結合起來采用菜單驅動的方式來控制系統的運行，并實現系統工作狀態及所采集數據的實時顯示。所述通信接口擴展了 USB和 RS485通信接口，以發揮USB接口即插即用、快速傳輸的能力以及RS485遠距離傳輸、抗干擾性能好的特點，實現兩種通信機制優勢互補。
[0014]所述數據采集與通訊系統軟件主要包括采用單片機C51語言編寫的人機接口與通信程序、采用C5416匯編語言與c語言混合編程的DSP數據采集與數據處理程序以及采用VHDL語言編寫的CPLD邏輯控制實現程序。
【主權項】
1.一種新型檢測數據采集裝置，其特征是:包括控制單元、DSP模塊、雙口 RAM模塊，單片機模塊，數據采集與通訊系統軟件；控制單元通過信號線分別與DSP模塊、雙口 RAM模塊，單片機模塊，數據采集模塊相連接，所述DSP模塊主要包括數據采集，數據轉換和數據處理三個部；所述數據采集包括信號緩沖、放大、濾波和A / D轉換及邏輯控制，所述數據轉換包括設定PGA增益系數、產生A / D邏輯控制，信號、串入/并出的數據轉換以及地址譯碼，所述數據處理包括實時讀取CPLD中的16位并行A / D轉換結果，對數字濾波、溫度補償等算法產生的數據進行處理，將數據送雙口 RAM供單片機訪問；所述雙口 RAM模塊是所述DSP模塊與所述單片機模塊的數據交換接口，影響著整個系統數據傳輸；所述單片機模塊包括人機接口與通信接口，主要實現參數設定、實時數據顯示、菜單操作以及與Pc通信等功能；所述人機接口實現對鍵盤與顯示器的接口管理，所述通信接口實現將雙口 RAM中的實時數據進行外部存儲并利用上位PC機進行離線分析和管理；所述數據采集與通訊系統軟件包括主要包括人機接口與通信程序、DSP數據采集與數據處理程序和邏輯控制實現程序。
【專利摘要】本發明涉及一種新型檢測數據采集裝置，包括控制單元、DSP模塊、雙口RAM模塊，單片機模塊，數據采集與通訊系統軟件；控制單元通過信號線分別與DSP模塊、雙口RAM模塊，單片機模塊，數據采集模塊相連接，所述DSP模塊通過DSP數據采集與數據處理程序實現數據采集與處理之后將采集數據存儲至所述雙口RAM模塊，所述單片機模塊通過邏輯控制實現程序對存儲在雙口RAM模塊中的數據進行處理和訪問，并通過人機接口與通信程序與上位PC機進行通信，完成數據的離線分析和處理。較好地解決了常規渦流不能兼顧檢測靈敏度和檢測深度的矛盾，滿足了金屬表面裂紋渦流檢測中需要采集大量的數據進行分析運算，并進行實時處理的要求，系統具有友好的人機交互功能。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號】CN105223860
【申請號】CN201410296876
【發明人】王金鶴
【申請人】王金鶴
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2014年6月28日