專利名稱：用于集成渦流無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型主要涉及到渦流無(wú)損檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，特指一種用于集成渦流無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的 信號(hào)發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
渦流無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是以電磁感應(yīng)原理(電渦流效應(yīng))為基礎(chǔ)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，是五大常 規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法之一。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，渦流檢測(cè)技術(shù)在開(kāi)發(fā)使用方面取得了 突破性的進(jìn)展。從硬件技術(shù)方面來(lái)看，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的應(yīng)用大大縮小了儀器的 體積和功耗；從軟件技術(shù)方面看，計(jì)算機(jī)處理器的性能大幅度提高，以"軟"代"硬"成為一種 趨勢(shì)。目前渦流無(wú)損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于對(duì)不同材料和結(jié)構(gòu)的檢測(cè)，例如對(duì)飛機(jī) 結(jié)構(gòu)的檢測(cè)、壓力容器的檢測(cè)、焊接結(jié)構(gòu)的檢測(cè)等等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息理論的飛速發(fā) 展，渦流無(wú)損檢測(cè)儀器的趨勢(shì)已經(jīng)朝著小型化、智能化、多功能化發(fā)展。常規(guī)渦流無(wú)損檢測(cè) 方法包含單頻、多頻、脈沖、陣列、ACFM無(wú)損檢測(cè)等。各種渦流無(wú)損檢測(cè)手段的激勵(lì)方式， 傳感器規(guī)格，判斷方式等都有不同，并且各有優(yōu)缺點(diǎn)，比如單頻渦流無(wú)損檢測(cè)針對(duì)表面細(xì)小 裂紋缺陷(例如飛機(jī)蒙皮)就有良好的檢測(cè)效果，然而由于集膚效應(yīng)的影響針對(duì)深層缺陷的 檢測(cè)效果(例如飛機(jī)多層結(jié)構(gòu))就不好，而脈沖渦流無(wú)損檢測(cè)則對(duì)多層結(jié)構(gòu)中的深層腐蝕檢 測(cè)具有優(yōu)勢(shì)。目前，在實(shí)際的使用過(guò)程中，基本上一種儀器僅僅包含一種渦流無(wú)損檢測(cè)手段， 即使有部分產(chǎn)品包含兩種檢測(cè)手段，也是原有兩種檢測(cè)儀器的硬件部分的簡(jiǎn)單堆積，沒(méi)有統(tǒng) 一的硬件模塊化結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信接口，不方便數(shù)據(jù)的二次高層融合應(yīng)用等。因此在很 多原位場(chǎng)合，比如航空維修，常見(jiàn)的就是3、 4臺(tái)儀器一起使用，增加了對(duì)操作人員的技術(shù)要 求，并且由于反復(fù)混合使用多種不同的儀器，容易造成操作者失誤，產(chǎn)生漏檢情況，造成嚴(yán) 重后果。此外，很多特定的被檢測(cè)對(duì)象往往需要結(jié)合兩種或者兩種以上的渦流無(wú)損檢測(cè)手段 的檢測(cè)信息進(jìn)行二次處理才能提高檢測(cè)精度，因此實(shí)際情況下就需要多步驟才能完成一次檢 驗(yàn)，存在檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，效率低，精度不高，對(duì)操作人員技能要求高，并且由于沒(méi)有統(tǒng)一的集 成系統(tǒng)平臺(tái)，不方便信息融合算法和軟件的開(kāi)發(fā)和完善。因此， 一套集成多種渦流無(wú)損檢測(cè) 手段的集成化、小型化、智能化的渦流無(wú)損檢測(cè)儀器非常重要。目前，集成無(wú)損檢測(cè)技術(shù)及 其系統(tǒng)尚無(wú)明確的定義，同樣一套能夠滿足集成以上5種渦流無(wú)損檢測(cè)手段的集成化、模塊 化、智能化、小型化的檢測(cè)儀器尚未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。
鑒于渦流無(wú)損檢測(cè)的特點(diǎn)，信號(hào)源在渦流無(wú)損檢測(cè)中必不可少，包含兩類激勵(lì)信號(hào)源 和參考信號(hào)源，信號(hào)源性能直接影響系統(tǒng)的檢測(cè)效果和檢測(cè)精度，同樣的，由于集成渦流無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)包含5種渦流無(wú)損檢測(cè)手段，所需要的信號(hào)源各不相同，因此對(duì)于集成渦流無(wú)損 檢測(cè)系統(tǒng)而言就需要一個(gè)能夠產(chǎn)生包含多種渦流無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)需要的信號(hào)源的信號(hào)發(fā)生裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供 一種結(jié)構(gòu)緊湊、適用范圍廣、功能集成度高、采用模塊化設(shè)計(jì)、穩(wěn)定可靠的用于集成渦流無(wú) 損檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生裝置。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案。
一種用于集成渦流無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于它包括系統(tǒng)主板單元、 DDS信號(hào)發(fā)生單元、脈沖信號(hào)發(fā)生單元、多頻信號(hào)發(fā)生單元、功放單元以及模擬通道開(kāi)關(guān)單 元，所述DDS信號(hào)發(fā)生單元用來(lái)產(chǎn)生數(shù)控可調(diào)節(jié)參數(shù)的正弦激勵(lì)信號(hào)，所述脈沖信號(hào)發(fā)生單
元用于接收正弦信號(hào)并產(chǎn)生數(shù)控可調(diào)節(jié)參數(shù)的雙極性脈沖信號(hào)，所述多頻信號(hào)發(fā)生單元用于 接收正弦信號(hào)并產(chǎn)生數(shù)控可調(diào)節(jié)參數(shù)的多頻渦流信號(hào)，所述功放單元用于對(duì)上述各信號(hào)發(fā)生 單元所產(chǎn)生的正弦激勵(lì)信號(hào)、雙極性脈沖信號(hào)及多頻渦流信號(hào)進(jìn)行功率放大并輸出，系統(tǒng)主
板單元通過(guò)I2C數(shù)據(jù)總線與其余各單元相連。
作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)
所述DDS信號(hào)發(fā)生單元包括DDS信號(hào)發(fā)生控制器以及DDS信號(hào)發(fā)生器、無(wú)源低通濾波 器、數(shù)控信號(hào)幅度增益單元、單位增益差分放大器，所述DDS信號(hào)發(fā)生控制器控制DDS信 號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生正弦信號(hào)，所述單位增益差分放大器用于將DDS信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的兩路單極性 差分正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成一路雙極性正弦信號(hào)，所述數(shù)控信號(hào)幅度增益單元用于將單位增益差分 放大器輸出的信號(hào)在滿量程范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)控幅度調(diào)節(jié)，從而產(chǎn)生數(shù)控可調(diào)節(jié)參數(shù)的正弦信號(hào)。
所述脈沖信號(hào)發(fā)生單元包括脈沖信號(hào)發(fā)生控制單元以及依次相連的過(guò)零比較器、可編程 邏輯陣列、二選一模擬通道、單極性轉(zhuǎn)雙極性單元和幅度調(diào)節(jié)單元，所述過(guò)零比較器用于將 輸入的正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成為同頻率方波，可編程邏輯陣列用于將過(guò)零比較器輸出的同頻率方波 相與和相或并分別輸出，二選一模擬通道用于脈沖信號(hào)發(fā)生控制單元的指令在可編程邏輯陣 列輸出的兩路脈沖波之間選擇一路輸出到下一級(jí)，單極性轉(zhuǎn)雙極性單元用于將二選一模擬通 道輸出的單極性脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成為雙極性脈沖信號(hào)，幅度調(diào)節(jié)單元用于在脈沖信號(hào)發(fā)生控制 單元的控制下實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)在滿量程范圍內(nèi)的數(shù)控幅度調(diào)節(jié)，從而輸出數(shù)控可調(diào)節(jié)參數(shù)的多 頻脈沖激勵(lì)信號(hào)。
所述多頻信號(hào)發(fā)生單元包括多頻信號(hào)發(fā)生控制單元以及依次相連的混頻器、信號(hào)幅度調(diào) 節(jié)單元，所述混頻器用于將輸入模塊的多路正弦信號(hào)疊加到一起構(gòu)成多頻信號(hào)，信號(hào)幅度調(diào)節(jié)單元用于在多頻信號(hào)發(fā)生控制單元的控制下將混頻器輸出的多頻信號(hào)在滿量程范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn) 程控幅度增益調(diào)節(jié)，從而ll出數(shù)控可調(diào)節(jié)參數(shù)的多頻渦流信號(hào)。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)就在于
1、 本實(shí)用新型用于集成渦流無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生裝置，結(jié)構(gòu)緊湊、成本低廉、適用 范圍廣、功能集成度高、采用模塊化設(shè)計(jì)、穩(wěn)定可靠，采用單一板卡即可實(shí)現(xiàn)5種渦流無(wú)損 檢測(cè)方法所需要的信號(hào)源；
2、 本實(shí)用新型用于集成渦流無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生裝置，基于DDS技術(shù)的前端信號(hào) 源模型，保證渦流系統(tǒng)高精度；
3、 本實(shí)用新型用于集成渦流無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生裝置，通過(guò)更改設(shè)計(jì)方案，提取不 同渦流NDT方法的共性，最大限度的消除異性；
4、 本實(shí)用新型用于集成渦流無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生裝置，采用硬件上模塊化設(shè)計(jì)，不 區(qū)分檢測(cè)手段，通過(guò)軟件可以實(shí)時(shí)的將系統(tǒng)配置成所需要的檢測(cè)方法，并且可實(shí)時(shí)切換；
5、 本實(shí)用新型用于集成渦流無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生裝置，采用雙總線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-----PCI 全局總線和I2C本地總線；
6、 本實(shí)用新型用于集成渦流無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生裝置，采用模塊化、集約化的設(shè)計(jì) 方法，使得系統(tǒng)可以隨著實(shí)際情況的需要擴(kuò)展應(yīng)用情況，比如當(dāng)用戶需要實(shí)現(xiàn)3*3陣列渦流 NDT的時(shí)候，直接增加9路DDS渦流信號(hào)源模塊就行；
7、 本實(shí)用新型用于集成渦流無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生裝置，由于采用模塊化設(shè)計(jì)使得系 統(tǒng)具有通用性、可互換性、可復(fù)用性和模塊組合。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖2是本實(shí)用新型中DDS信號(hào)發(fā)生單元的物理接口示意圖； 圖3是本實(shí)用新型中DDS信號(hào)發(fā)生單元的框架結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本實(shí)用新型中脈沖信號(hào)發(fā)生單元的框架結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本實(shí)用新型中多頻信號(hào)發(fā)生單元的框架結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是具體實(shí)施例中DDS信號(hào)發(fā)生單元的電路原理示意圖； 圖7是具體實(shí)施例中脈沖信號(hào)發(fā)生單元的電路原理示意圖； 圖8是具體實(shí)施例中多頻信號(hào)發(fā)生單元的電路原理示意圖； 圖9是具體實(shí)施例中模擬通道開(kāi)關(guān)單元的電路原理示意圖； 圖IO是具體實(shí)施例中功放單元的電路原理示意圖； 圖11是具體實(shí)施例中系統(tǒng)主板單元的電路原理示意圖。
具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合具體實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。 如圖l、圖2、圖3、圖4和圖5所示，本實(shí)用新型用于集成渦流無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)發(fā) 生裝置，它包括系統(tǒng)主板單元l、 DDS信號(hào)發(fā)生單元2、脈沖信號(hào)發(fā)生單元3、多頻信號(hào)發(fā)生 單元4、功放單元5以及模擬通道開(kāi)關(guān)單元6， DDS信號(hào)發(fā)生單元2用來(lái)產(chǎn)生數(shù)控可調(diào)節(jié)參 數(shù)(頻率、幅度、占空比)的正弦激勵(lì)信號(hào)，脈沖信號(hào)發(fā)生單元3用于接收正弦信號(hào)并產(chǎn)生 數(shù)控可調(diào)節(jié)參數(shù)(頻率、幅度、占空比)的雙極性脈沖信號(hào)，多頻信號(hào)發(fā)生單元4用于接收 正弦信號(hào)并產(chǎn)生數(shù)控可調(diào)節(jié)參數(shù)(頻率、幅度、占空比)的多頻渦流信號(hào)，功放單元5用于 對(duì)上述各信號(hào)發(fā)生單元所產(chǎn)生的正弦激勵(lì)信號(hào)、雙極性脈沖信號(hào)及多頻渦流信號(hào)進(jìn)行功率放 大并輸出，系統(tǒng)主板單元1通過(guò)I2C數(shù)據(jù)總線與其余各單元相連。整個(gè)系統(tǒng)裝置采用雙總線 機(jī)制，即整體系統(tǒng)形成PCI板卡方式采用PCI數(shù)據(jù)總線與PC機(jī)相連，系統(tǒng)裝置內(nèi)部采用I2C 數(shù)據(jù)總線連接各個(gè)模塊。其中，DDS信號(hào)發(fā)生單元2，用來(lái)產(chǎn)生數(shù)控可調(diào)節(jié)參數(shù)的正弦信號(hào)。 它包括DDS信號(hào)發(fā)生控制器204以及DDS信號(hào)發(fā)生器201、無(wú)源低通濾波器202、數(shù)控信號(hào) 幅度增益單元203、單位增益差分放大器205， DDS信號(hào)發(fā)生控制器204控制DDS信號(hào)發(fā)生 器201產(chǎn)生IH弦信號(hào)，單位增益差分放大器205用于將DDS信號(hào)發(fā)生器201產(chǎn)生的兩路單極 性差分正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成一路雙極性正弦信號(hào)，數(shù)控信號(hào)幅度增益單元203用于將單位增益差 分放大器205輸出的信號(hào)在滿量程范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)控幅度調(diào)節(jié)，從而產(chǎn)生數(shù)控可調(diào)節(jié)參數(shù)的正 弦信號(hào)。脈沖信號(hào)發(fā)生單元3，用于產(chǎn)生數(shù)控可調(diào)節(jié)參數(shù)的雙極性脈沖信號(hào)。它包括脈沖信 號(hào)發(fā)生控制單元306以及依次相連的過(guò)零比較器301、可編程邏輯陣列302、 二選一模擬通道 303、單極性轉(zhuǎn)雙極性單元304和幅度調(diào)節(jié)單元305，過(guò)零比較器301用于將輸入的正弦信號(hào) 轉(zhuǎn)換成為同頻率方波，可編程邏輯陣列302用于將過(guò)零比較器301輸出的同頻率方波相與和 相或并分別輸出，二選一模擬通道303用于脈沖信號(hào)發(fā)生控制單元306的指令在可編程邏輯 陣列302輸出的兩路脈沖波之間選擇一路輸出到下一級(jí)，單極性轉(zhuǎn)雙極性單元304用于將二 選一模擬通道303輸出的單極性脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成為雙極性脈沖信號(hào)，幅度調(diào)節(jié)單元305用于 在脈沖信號(hào)發(fā)生控制單元306的控制下實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)在滿量程范圍內(nèi)的數(shù)控幅度調(diào)節(jié)，從而 輸出數(shù)控可調(diào)節(jié)參數(shù)的多頻脈沖激勵(lì)信號(hào)。多頻信號(hào)發(fā)生單元4，用于產(chǎn)生數(shù)控可調(diào)節(jié)參數(shù) 的多頻渦流信號(hào)。它包括多頻信號(hào)發(fā)生控制單元403以及依次相連的混頻器40K信號(hào)幅度 調(diào)節(jié)單元402，混頻器401用于將輸入模塊的多路正弦信號(hào)疊加到一起構(gòu)成多頻信號(hào)，信號(hào) 幅度調(diào)節(jié)單元402用于在多頻信號(hào)發(fā)生控制單元403的控制下將混頻器401輸出的多頻信號(hào) 在滿量程范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)程控幅度增益調(diào)節(jié)，從而輸出數(shù)控可調(diào)節(jié)參數(shù)的多頻渦流信號(hào)。功放單 元5，用于對(duì)上述各信號(hào)發(fā)生單元所產(chǎn)生的四路正弦激勵(lì)信號(hào)、 一路多頻信號(hào)以及一路脈沖信號(hào)進(jìn)行功率放大并輸出。模擬通道開(kāi)關(guān)單元6，用于將輸入的12路信號(hào)動(dòng)態(tài)分配給4路DDS信號(hào)發(fā)生單元2、 2路給脈沖信號(hào)發(fā)生單元3、 4路給多頻信號(hào)發(fā)生單元4。本系統(tǒng)采用PCI和I2C雙數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)，PCI為系統(tǒng)外部連接總線，I2C為本地局部總線，包含12路DDS信號(hào)發(fā)生單元2， l路脈沖信號(hào)發(fā)生單元3， l路多頻信號(hào)發(fā)生單元4， l個(gè)模擬通道開(kāi)關(guān)單元6以及系統(tǒng)主板單元1、功放單元5，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)4路正弦激勵(lì)信號(hào)以及4組8路正弦參考信號(hào)，或者1路脈沖激勵(lì)信號(hào)、IO路正弦參考信號(hào)，或者1路多頻信號(hào)(最高含4個(gè)頻率分量)以及4組8路正弦參考信號(hào)，或者4路ACFM信號(hào)以及4組8路正弦參考信號(hào)等功能，可以滿足陣列渦流檢測(cè)、單頻渦流檢測(cè)、脈沖以及多頻渦流檢測(cè)和ACFM無(wú)損檢測(cè)的要求。
如圖6所示，為具體實(shí)施例中DDS信號(hào)發(fā)生單元的電路原理示意圖，它包括DDS信號(hào)發(fā)生控制器204 (Ul)、電平轉(zhuǎn)換芯片(U2、 U3、 Ull)、 DDS信號(hào)發(fā)生器201 (U4)、由U6、U7、 U8、 U9、 U10構(gòu)成的數(shù)控信號(hào)幅度增益單元203以及由L2、 L3、 C30、 C31、 C32、 C33、C34構(gòu)成的無(wú)源低通濾波器202。 Ul為SOC型單片機(jī)C8051F340，它通過(guò)5腳和6腳構(gòu)成的12C總線與外部總線相連完成數(shù)據(jù)的交互。U2、 U3、 U11為3.3V轉(zhuǎn)5V的電平轉(zhuǎn)換芯片，與Ul相連用于將Ul的3.3V的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成5V電平的控制信號(hào)控制其它外部芯片。U4為DDS信號(hào)發(fā)生芯片AD7008， Ul通過(guò)電平轉(zhuǎn)換芯片與其相連接，控制其產(chǎn)生正弦信號(hào)。U5是單位增益差分放大器205，其與U4的信號(hào)輸出口相連，用于將U4產(chǎn)生的兩路單極性差分正弦信號(hào)，轉(zhuǎn)換成一路雙極性正弦信號(hào)。U5的輸出口與U6的輸入端相聯(lián)，U6與U4， U7、U8、 U9、 U10構(gòu)成的數(shù)控信號(hào)幅度增益單元203，將U5輸出的信號(hào)在滿量程范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)控幅度調(diào)節(jié)。
如圖7所示，為具體實(shí)施例中脈沖信號(hào)發(fā)生單元的電路原理示意圖，它包括過(guò)零比較器301 (Ul、 U4)、可編程邏輯陣列302 (U2)、 二選一模擬通道303 (U3)、脈沖信號(hào)發(fā)生控制單元306 (U7)、電平轉(zhuǎn)換接口芯片(U12、 U13)、單極性轉(zhuǎn)雙極性單元304 (U5)以及由U8、 U9、 UIO、 Ull構(gòu)成的幅度調(diào)節(jié)單元305。 Ul和U4用于將輸入其中的兩路正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成為同頻率方波。U2的功能為實(shí)現(xiàn)將Ul和U4輸出的方波相與和相或，并且分別輸出，通過(guò)調(diào)節(jié)輸入U(xiǎn)l和U4的兩路正弦信號(hào)的相位差從而調(diào)節(jié)輸出的兩路方波信號(hào)的相位差值，進(jìn)而使得U3的相與輸出接口輸出占空比為0%-50%的脈沖，而相或輸出接口輸出占空比為50°/。-100%的脈沖。而繼電器U3的功能是根據(jù)脈沖信號(hào)發(fā)生控制單元306的指令，完成在兩路脈沖波之間選擇一路輸出到下一級(jí)U5, U5的功能是將U3輸出的單極性脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成為雙極性脈沖信號(hào)。U8、 U9、 UIO、 Ull構(gòu)成的幅度調(diào)節(jié)單元305實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)在滿量程范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)控幅度調(diào)節(jié)。U7為SOC型單片機(jī)C8051F340，它通過(guò)5腳和6腳構(gòu)成的I2C總線與外部總線相連完成數(shù)據(jù)的交互。U12、 U13為3.3V轉(zhuǎn)5V的電平轉(zhuǎn)換芯片，與U7相連用于將U1的3.3V的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成5V電平的控制信號(hào)控制其它外部芯片。
如圖8所示，為具體實(shí)施例中多頻信號(hào)發(fā)生單元的電路原理示意圖，由混頻器401(U1)、多頻信號(hào)發(fā)生控制單元403(U7)以及電平轉(zhuǎn)換芯片(U12、 U13， U2、 U9、 UIO、 Ull)構(gòu)成的信號(hào)幅度調(diào)節(jié)單元402。 U7為SOC型單片機(jī)C8051F340，它通過(guò)5腳和6腳構(gòu)成的I2C總線與外部總線相連完成數(shù)據(jù)的交互。U12、 U13為3.3V轉(zhuǎn)5V的電平轉(zhuǎn)換芯片，與U7相連用于將U1的3.3V的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成5V電平的控制信號(hào)控制其它外部芯片。Ul為混頻器401 ，用于將輸入模塊的四路正弦信號(hào)疊加到一起構(gòu)成多頻信號(hào)。多頻信號(hào)直接輸入到由U2、 U9、UIO、 Ull構(gòu)成的信號(hào)幅度調(diào)節(jié)單元402，將其在滿量程范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)程控幅度增益調(diào)節(jié)。
如圖9所示，為具體實(shí)施例中模擬通道開(kāi)關(guān)單元6的電路原理示意圖，它包括多路模擬開(kāi)關(guān)(Ul、 U2、 U5、 U6、 U9、 Ull、 UIO、 U12、 U15、 U16)、核心控制器(U4)、 10接口芯片(U3、 U7、 U8、 U13、 U14)。 U4為SOC型單片機(jī)C8051F340，它通過(guò)5腳和6腳構(gòu)成的I2C總線與外部總線相連完成數(shù)據(jù)的交互。U3、 U7、 U8、 U13、 U14,為573數(shù)據(jù)鎖存芯片其功能是實(shí)現(xiàn)控制IO 口的擴(kuò)展功能。Ul、 U2、 U5、 U6、 U9、 Ull、 UIO、 U12、 U15、U16構(gòu)成模擬開(kāi)關(guān)陣列，用于將輸入的12路信號(hào)動(dòng)態(tài)分配給四路DDS信號(hào)發(fā)生單元2、兩路給脈沖信號(hào)發(fā)生單元3、四路給多頻信號(hào)發(fā)生單元4。此外模擬通道開(kāi)關(guān)單元6的每一個(gè)芯片都能夠?qū)⑤敵龅男盘?hào)切換到接地段用于屏蔽掉輸出。
如圖10所示，為具體實(shí)施例中功放單元5的電路原理示意圖，它由功放部分U1、 U2、U3、 U4、 U5、 U6構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)四路正弦激勵(lì)信號(hào)以及一路多頻信號(hào)和一路脈沖信號(hào)的功率放大功能。
如圖11所示，為具體實(shí)施例中系統(tǒng)主板單元1的電路原理示意圖，Ul為PCI電器接口，U2為PCI接口芯片CH365，實(shí)現(xiàn)PCI接口向I2C接口的轉(zhuǎn)換。U3為核心控制器SOC型單片機(jī)C8051F340,它通過(guò)5腳和6腳構(gòu)成的I2C總線與外部總線相連完成數(shù)據(jù)的交互。XI和U4構(gòu)成系統(tǒng)始終源，XI為40MHz的有源高穩(wěn)晶振，U4為時(shí)鐘分配器CY7B9920，將XI產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)分配成6路同相位和同頻率的時(shí)鐘源提供給系統(tǒng)其他部分使用。J1^J24為12路DDS信號(hào)發(fā)生單元2的接口， J25、 J26為多路模擬通道開(kāi)關(guān)單元6的接口， J34、 J35為脈沖信號(hào)發(fā)生單元3的接口， J27、 J28為多頻信號(hào)發(fā)生單元4的接口， J30， J32為功放單元5的接口。
以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本實(shí)用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種用于集成渦流無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于它包括系統(tǒng)主板單元(1)、DDS信號(hào)發(fā)生單元(2)、脈沖信號(hào)發(fā)生單元(3)、多頻信號(hào)發(fā)生單元(4)、功放單元(5)以及模擬通道開(kāi)關(guān)單元(6)，所述DDS信號(hào)發(fā)生單元(2)用來(lái)產(chǎn)生數(shù)控可調(diào)節(jié)參數(shù)的正弦激勵(lì)信號(hào)，所述脈沖信號(hào)發(fā)生單元(3)用于接收正弦信號(hào)并產(chǎn)生數(shù)控可調(diào)節(jié)參數(shù)的雙極性脈沖信號(hào)，所述多頻信號(hào)發(fā)生單元(4)用于接收正弦信號(hào)并產(chǎn)生數(shù)控可調(diào)節(jié)參數(shù)的多頻渦流信號(hào)，所述功放單元(5)用于對(duì)上述各信號(hào)發(fā)生單元所產(chǎn)生的正弦激勵(lì)信號(hào)、雙極性脈沖信號(hào)及多頻渦流信號(hào)進(jìn)行功率放大并輸出，系統(tǒng)主板單元(1)通過(guò)I2C數(shù)據(jù)總線與其余各單元相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于集成渦流無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所 述DDS信號(hào)發(fā)生單元(2)包括DDS信號(hào)發(fā)生控制器(204)以及DDS信號(hào)發(fā)生器(201)、 無(wú)源低通濾波器(202)、數(shù)控信號(hào)幅度增益單元(203)、單位增益差分放大器(205)，所述 DDS信號(hào)發(fā)生控制器(204)控制DDS信號(hào)發(fā)生器(201)產(chǎn)生正弦信號(hào)，所述單位增益差 分放大器(205)用于將DDS信號(hào)發(fā)生器(201)產(chǎn)生的兩路單極性差分正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成一路 雙極性正弦信號(hào)，所述數(shù)控信號(hào)幅度增益單元(203)用于將單位增益差分放大器(205)輸 出的信號(hào)在滿量程范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)控幅度調(diào)節(jié)，從而產(chǎn)生數(shù)控可調(diào)節(jié)參數(shù)的正弦信號(hào)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于集成渦流無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于 所述脈沖信號(hào)發(fā)生單元(3)包括脈沖信號(hào)發(fā)生控制單元(306)以及依次相連的過(guò)零比較器(301)、可編程邏輯陣列(302)、 二選一模擬通道(303)、單極性轉(zhuǎn)雙極性單元(304)和幅 度調(diào)節(jié)單元(305)，所述過(guò)零比較器(301)用于將輸入的正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成為同頻率方波，可 編程邏輯陣列(302)用于將過(guò)零比較器(301)輸出的同頻率方波相與和相或并分別輸出， 二選一模擬通道(303)用于脈沖信號(hào)發(fā)生控制單元(306)的指令在可編程邏輯陣列(302) 輸出的兩路脈沖波之間選擇一路輸出到下一級(jí)，單極性轉(zhuǎn)雙極性單元(304)用于將二選一模 擬通道(303)輸出的單極性脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成為雙極性脈沖信號(hào)，幅度調(diào)節(jié)單元(305)用于 在脈沖信號(hào)發(fā)生控制單元(306)的控制下實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)在滿量程范圍內(nèi)的數(shù)控幅度調(diào)節(jié)，從 而輸出數(shù)控可調(diào)節(jié)參數(shù)的多頻脈沖激勵(lì)信號(hào)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于集成渦流無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于 所述多頻信號(hào)發(fā)生單元(4)包括多頻信號(hào)發(fā)生控制單元(403)以及依次相連的混頻器(401)、 信號(hào)幅度調(diào)節(jié)單元(402)，所述混頻器(401)用于將輸入模塊的多路正弦信號(hào)疊加到一起構(gòu) 成多頻信號(hào)，信號(hào)幅度調(diào)節(jié)單元(402)用于在多頻信號(hào)發(fā)生控制單元(403)的控制下將混 頻器(401)輸出的多頻信號(hào)在滿量程范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)程控幅度增益調(diào)節(jié)，從而輸出數(shù)控可調(diào)節(jié)參 數(shù)的多頻渦流信號(hào)。
5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于集成渦流無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所 述多頻信號(hào)發(fā)生單元(4)包括多頻信號(hào)發(fā)生控制單元(403)以及依次相連的混頻器(401)、 信號(hào)幅度調(diào)節(jié)單元(402)，所述混頻器(401)用于將輸入模塊的多路正弦信號(hào)疊加到一起構(gòu) 成多頻信號(hào)，信號(hào)幅度調(diào)節(jié)單元(402)用于在多頻信號(hào)發(fā)生控制單元(403)的控制下將混 頻器(401)輸出的多頻信號(hào)在滿量程范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)程控幅度增益調(diào)節(jié)，從而輸出數(shù)控可調(diào)節(jié)參 數(shù)的多頻渦流信號(hào)。
專利摘要一種用于集成渦流無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生裝置，它包括系統(tǒng)主板單元、DDS信號(hào)發(fā)生單元、脈沖信號(hào)發(fā)生單元、多頻信號(hào)發(fā)生單元、功放單元以及模擬通道開(kāi)關(guān)單元，所述DDS信號(hào)發(fā)生單元用來(lái)產(chǎn)生數(shù)控可調(diào)節(jié)參數(shù)的正弦激勵(lì)信號(hào)，所述脈沖信號(hào)發(fā)生單元用于接收正弦信號(hào)并產(chǎn)生數(shù)控可調(diào)節(jié)參數(shù)的雙極性脈沖信號(hào)，所述多頻信號(hào)發(fā)生單元用于接收正弦信號(hào)并產(chǎn)生數(shù)控可調(diào)節(jié)參數(shù)的多頻渦流信號(hào)，所述功放單元用于對(duì)上述各信號(hào)發(fā)生單元所產(chǎn)生的正弦激勵(lì)信號(hào)、雙極性脈沖信號(hào)及多頻渦流信號(hào)進(jìn)行功率放大并輸出，系統(tǒng)主板單元通過(guò)I2C數(shù)據(jù)總線與其余各單元相連。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊、適用范圍廣、功能集成度高、采用模塊化設(shè)計(jì)、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N27/90GK201434857SQ20092006508
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2009年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月8日
發(fā)明者潘孟春, 羅飛路, 胡祥超 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)