陣列超聲場的信號采集與處理系統

 摘要：介紹了一種新型的基本計算機和數字示波器的陣列超聲場的信號采集和處理系統。系統利用Windows平臺，采用VC、VB和Matlab編程方法，采集信號并進行信號處理，從而為相控陣聚焦聲場的研究提供了很好的試驗平臺。利用提出的系統，可對樣品中的缺陷進行無損檢測。

    關鍵詞：信號采集和處理 超聲相控陣

超聲相控陣技術在醫學和工業無損檢測方面有著廣闊的應用前景，近年來研究非常廣泛。本文介紹的基于計算機的線性超聲陣列的信號采集和處理系統，為相控陣的研究建立了很好的理論基礎。

數字示波器與模擬示波器相比，能將待測模擬信號實時數字化，并且在波形處理方面有很大改進，從而使其在電子測量中日益得到廣泛應用。但是其存儲容量和數據處理能力有限，如果能用計算機控制示波器，將示波器采集到的數據及時存儲，并用軟件分析存儲的波形數據和測量結果，就能形成一套有效的信號采集與處理分析系統。本文以TDS210型數字示波器為例，介紹如何將計算機與數字示波器組成一套高性能的信號采集與處理系統，并介紹如何將其應用于相控陣超聲無損檢測的數據采集和信號處理中。

1 系統硬件組成

系統主要包括：計算機、TDS210型數字示波器、TDS2MM擴展模塊、換能器陣列及譯碼選通裝置等。

1.1 試驗樣塊及換能器陣列

如圖1所示，在一塊235×195.6mm×20.6mm的銅板的頂部貼上64個緊密排列的晶片，晶片截面尺寸為18mm×3.06mm，厚度是0.8mm，材質為PZT-5，固有頻率為2.8MHz。在銅板上加工7個通孔（分別為a、b、c、d、e、f、g）作為人工缺陷，其中的圓孔(a、b、c、e、f、g)直徑為3.2mm，長方孔（d）截面尺寸為10mm×6mm。

用兩個譯碼選通電路，每次同時選通晶片I和II，分別發射和接收超聲波，并分別與示波器通道1和2接通。采用XC16B脈沖發生器產生始脈沖來激勵晶片I，始脈沖脈寬為240ns，電壓為20V。晶片I受激振動發生超聲波，在銅板中傳播，遇到氣孔與銅材質的界面反射回來，用晶片II接收回波信號，并送入示波器通道2。然后計算

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