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陣列超聲場的信號采集與處理系統(tǒng)
摘要：介紹了一種新型的基本計算機(jī)和數(shù)字示波器的陣列超聲場的信號采集和處理系統(tǒng)。系統(tǒng)利用Windows平臺，采用VC、VB和Matlab編程方法，采集信號并進(jìn)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(yàn)平臺。利用提出的系統(tǒng)，可對樣品中的缺陷進(jìn)行無損檢測。關(guān)鍵詞：信號采集和處理 超聲相控陣
超聲相控陣技術(shù)在醫(yī)學(xué)和工業(yè)無損檢測方面有著廣闊的應(yīng)用前景，近年來研究非常廣泛。本文介紹的基于計算機(jī)的線性超聲陣列的信號采集和處理系統(tǒng)，為相控陣的研究建立了很好的理論基礎(chǔ)。
數(shù)字示波器與模擬示波器相比，能將待測模擬信號實(shí)時數(shù)字化，并且在波形處理方面有很大改進(jìn)，從而使其在電子測量中日益得到廣泛應(yīng)用。但是其存儲容量和數(shù)據(jù)處理能力有限，如果能用計算機(jī)控制示波器，將示波器采集到的數(shù)據(jù)及時存儲，并用軟件分析存儲的波形數(shù)據(jù)和測量結(jié)果，就能形成一套有效的信號采集與處理分析系統(tǒng)。本文以TDS210型數(shù)字示波器為例，介紹如何將計算機(jī)與數(shù)字示波器組成一套高性能的信號采集與處理系統(tǒng)，并介紹如何將其應(yīng)用于相控陣超聲無損檢測的數(shù)據(jù)采集和信號處理中。
1 系統(tǒng)硬件組成
系統(tǒng)主要包括：計算機(jī)、TDS210型數(shù)字示波器、TDS2MM擴(kuò)展模塊、換能器陣列及譯碼選通裝置等。
1.1 試驗(yàn)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(zhì)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(fā)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(fā)生器產(chǎn)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(fā)生超聲波，在銅板中傳播，遇到氣孔與銅材質(zhì)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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