飛泰數字式超聲波探傷儀優勢

數字式探傷儀器生產的重點是如何高速量化模擬信號和對采集的數據進行實時的數字信號處理。其實在數據高速采集方面，FPGA就具有先天優勢，獨特的并行處理能力，基于FPGA設計數據采集、預處理、數據緩存單元等具有高實時性、功耗小的優勢。并且Spartan-3E系列芯片能夠以標準產品級的價格微控制器、數字信號處理功能，并且支持多達18種的I/O標準，廣泛適用于各類消費類數字電子平臺的建立。裝置的人機對話界面基于ARM9微處理器，觸摸屏技術和彩色LCD顯示技術設計，在Qtopia視窗環境中運行并顯示。整個界面簡潔美觀，并且省去傳統的模擬外接鍵盤，因此維護及操作都更為方便。

飛泰設計了基于FPGA與ARM的脈沖反射式超聲波數字探傷裝置。具體包括以下三方面。

（1）設計了超聲波脈沖發射及接收電路。采用3級AD603組成接收信號程控放大器，增益的控制由FPGA來完成。根據需要選擇帶寬為30MHz，增益范圍為0dB~120dB。

（2）使用FPGA實現了信號采集、信號運算與處理及外圍電路控制等功能。它與AD9244以50MHz的采樣速率對信號進行采集，在信號運算與處理中，利用數字濾波技術設計了頻帶為0.5MHz~10MHz的FIR帶通濾波器。同時為了檢測分析需要對信號進行頻域變換。構建了串口單元與ARM通信傳輸數據，并通過外電路控制單元控制外圍電路。

（3）使用ARM9開發板設計了超聲波探傷裝置的顯示及控制面板應用程序。它采用觸摸屏技術，對裝置的工作參數及顯示模式進行設置，同時可觀測信號的時域及頻域波形。

整體來說，裝置設計還有許多有待改進的地方。裝置中采用串口通信方式在ARM和FPGA之間傳遞數據和用戶控制指令，這種方式應用普遍，當傳輸數據量不大，系統的實時性是滿足的，然而當裝置應用升級，需要大量傳輸數據時效率較低。在這種情況下，可以考慮采用ARM與FPGA共用存儲器方式來實現數據傳遞。S3C2440存儲控制器提供有訪問外部存儲器的控制信號，32位處理器的尋址空間有4G，S3C2440把低1G的尋址空間劃分為8塊。存儲器擴展便要應用這8塊地址空間，這8塊空間均可支持ROM、SRAM并且最后的一段地址是可變的，其地址與第6塊結束地址首尾相連，如果使用SDRAM必須把地址映射到最后這兩塊空間上。那么要實現ARM與FPGA的數據高速交換，只需要把雙口RAM一端與ARM相連，并把地址映射到ARM尋址空間中，相當于作為內存使用，而FPGA端連接雙口RAM另一端即可。此外，限于資料和實驗條件，我們沒能在ARM中建立一個具有針對性的超聲波檢測參數數據庫，當資料齊備時，在現有軟件程序基礎上添加相應的數據、參數以及數據處理函數也是方便的。以該裝置為基礎，將大量的檢測知識和經驗，存儲到ARM中，通過具有推理機制的智能程序，使之能夠對缺陷信號進行系統的判斷，即所謂的專家系統。