基于PXI的多通道超声自动检测系统的设计及其多功能模块的开发

论文摘要

基于PXI的多通道超声自动检测系统方案的设计及其相关多功能模块的开发对国内的中厚钢板多通道超声自动检测系统的开发与实现具有重要的现实意义。本文在研究PXI总线规范和熟悉超声无损探伤相关知识的基础上提出了一种应用于中厚钢板无损探伤的多通道超声自动检测系统方案,并开发了基于PXI的超声检测多功能模块。基于PXI的多通道超声自动检测系统采用业界的通用结构包含有超声检测仪器子系统、电气自动控制子系统和机械伺服子系统。通过总结国内外系统的特点,系统设计采用了PXI总线与IP总线混合组网的方式,在实时性要求较高的部分(超声自动探伤部分),采用了兼顾实时性和可靠性的PXI总线,数据处理部分采用了开放式的TCP/IP总线。这种结构保证了探伤实时性和可靠性,增强了系统的可扩展性和维护的便利性。设计开发了基于PXI总线技术,以FPGA为中央逻辑控制处理单元的超声检测多功能模块。该多功能模块有机地整合了包括测速、监视探头状态、产生同步时序、选通探伤采集通道以及传输相关实时数据等多个独立功能单元,提高整个系统的集成度和系统模块间的协同工作效率。模块设计过程涉及到接口电路和功能电路开发,充分考虑了可靠性和可扩展性。实际应用表明该多功能模块达到了预期的设计要求,具有一定的扩展应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文选题的目的和意义
• 1.2 论文的章节安排及主要研究内容
• 第二章 主要相关技术概述
• 2.1 超声无损检测技术
• 2.1.1 无损检测
• 2.1.2 超声检测技术
• 2.1.3 中厚钢板超声无损检测技术
• 2.2 虚拟仪器技术及PXI总线技术
• 2.2.1 虚拟仪器技术
• 2.2.2 PXI总线技术
• 第三章 多通道超声自动检测系统方案设计
• 3.1 多通道超声自动检测系统的国内外现状
• 3.1.1 国外某公司的中厚板超声自动检测系统
• 3.1.2 国内某钢厂的中厚板超声自动检测系统
• 3.2 基于PXI的多通道超声自动检测系统
• 3.2.1 基于PXI的多通道超声自动检测系统设计方案
• 3.2.2 多通道超声检测仪器子系统简介
• 3.2.3 基于PXI的多通道超声检测仪器子系统的总体方案
• 3.2.3.1 超声前置发射/接收模块设计方案
• 3.2.3.2 超声信号采集处理模块设计方案
• 3.2.3.3 多通道超声检测仪器设计方案
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于PXI的超声检测多功能模块的设计与实现
• 4.1 引言
• 4.2 需求分析及总体方案设计
• 4.3 功能单元的具体实现
• 4.3.1 PLC开关量信号的读取
• 4.3.2 正交编码器信号的采集
• 4.3.2.1 反馈编码器的选型及相关知识
• 4.3.2.2 编码信号输入接收电路方案
• 4.3.2.3 编码信号输入接收电路实现的注意事项
• 4.3.3 同步时序发生器
• 4.3.4 多通道模拟信号的选通
• 4.3.4.1 模拟开关的选型及相关知识
• 4.3.4.2 扩展多通道选通功能的实现思路
• 4.3.5 实时数据的通讯
• 4.4 PXI总线接口技术的实现
• 4.4.1 PXI总线体系结构
• 4.4.1.1 PXI机械规范及其特性
• 4.4.1.2 PXI电气规范及其性能
• 4.4.1.3 PXI软件规范及其性能
• 4.4.2 PXI总线技术实现方案
• 4.4.3 PCI总线接口技术实现
• 4.4.3.1 PCI总线接口技术方案选择
• 4.4.3.2 PCI9054简介及其应用
• 4.4.3.3 PCI9054的接口实现与寄存器配置
• 4.4.4 PXI总线面向仪器领域的扩展特性应用
• 4.5 FPGA的具体功能实现
• 4.5.1 FPGA技术简介
• 4.5.2 FPGA选型
• 4.5.3 FPGA的具体功能设计开发
• 4.5.3.1 PCI本地总线数据通讯的时序逻辑实现
• 4.5.3.2 PXI局部总线数据通讯的时序逻辑设计实现
• 4.5.3.3 FPGA开发经验
• 4.6 驱动程序及相关总站程序开发
• 4.6.1 驱动程序的开发
• 4.6.1.1 驱动开发工具的介绍
• 4.6.1.2 驱动开发工具的选择及WinDrivet的详细介绍
• 4.6.1.3 应用WinDriver开发模块的驱动程序
• 4.6.2 相关总站程序的开发
• 4.7 模块调试
• 4.7.1 调试目的和内容
• 4.7.2 调试流程和结果
• 4.8 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书