摘 要 超声波有着较强的穿透能力，在实际的应用当中，可以应用到生活中的方方面面。由于其探伤深度较一般的检测技术要大，在混凝土缺陷定位方面具有不可替代的作用。本设计的主要目的就是对混凝土超声成像检测系统的信号获取和探伤算法部分进行设计和研究。在嵌入式技术的不断发展壮大下，现代的便携式检测设备的性能得到不断地提升，操作上也越来越简便和更加智能化。因而，基于嵌入式操作系统平台的便携式超声波信号探伤仪在无损检测方面具有很好的发展前景。本设计选用的硬件平台是ARM11系列的S3C6410高性能微处理器，利用Visual Studio 2005平台定制WinCE6.0系统内核，以及开发超声探伤应用程序和相关流接口驱动程序。超声波信号采集以ARM为核心，在Windows CE系统下，应用程序采用多线程的方式完成了回波信号的获取、波形数据实时动态显示以及SD卡数据实时存储。先用信号发生器来测试该系统，进而对混凝土对象进行探伤测试。本设计的测试结果表明，该装置与现有的超声探伤装置相比，探伤深度得到了提高，可用于混凝土结构物体的超声探伤。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1课题研究背景与研究意义 1
1.1.1超声检测技术 1
1.1.2嵌入式系统 1
1.1.3课题研究的意义 2
1.2超声波探伤的研究与发展 3
1.2.1国外超声探伤研究的现状 3
1.2.2国内超声探伤研究的现状 3
1.3课题研究的主要内容 4
第2章 信号采集系统整体设计 5
2.1系统整体构成 5
2.2硬件系统总体设计 5
2.2.1超声信号发生器模块 6
2.2.2超声波回波信号调理与采集模块 7
2.2.3嵌入式系统平台模块 8
2.3软件系统总体设计 9
2.3.1 Windows CE操作系统 10
2.3.2 应用程序模块设计 10
2.3.3 软件系统的流程 11
第3章 硬件系统设计与实现 13
3.1 ARM11处理器
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13
3.2 并联限幅保护电路设计 14
3.3 前置放大电路设计 15
3.4 A/D高速数据采集设计 18
3.5 SD卡数据存储接口电路 19
第4章 软件系统设计与实现 21
4.1 Windows CE操作系统的定制和移植 21
4.2 Windows CE下的驱动程序 22
4.2.1 Windows CE下驱动程序的基本概念 22
4.2.2 基本流接口函数介绍 22
4.2.3流式接口驱动程序工作原理简述 23
4.3 Windows CE下波形采集应用程序设计 23
4.3.1 应用程序界面设计 23
4.3.2 多线程技术的应用 25
4.3.3 WinCE下AD数据采集程序设计 26
4.3.4 WinCE下SD卡数据存储程序设计 31
4.4 波形动态显示 33
4.4.1双缓冲技术 33
4.4.2双缓冲绘制动态曲线 34
4.5 应用程序测试结果 36
4.5.1波形显示 36
4.5.2 数据保存 37
第5章 总结与展望 38
5.1总结 38
5.2展望 38
参考文献 40
致 谢 42
附 录 43
一、前置放大器模块原理图及PCB 43
二、程控放大器模块原理图及PCB 44
三、大功率超声信号发生器 45
四、整个探伤系统实验照片 45
五、英文原文 56
六、英文翻译 65
第1章 绪论
超声波无损检测技术在今年来得到了快速的发展，随着电子技术与计算机技术的飞速进步，超声检测技术还有很大的发展空间。
1.1课题研究背景与研究意义
1.1.1超声检测技术
伴随着整个社会的发展与进步，超声探伤技术在超声检测领域有了较快的发展。到处可见超声检测技术的身影，为什么它会得到如此之高的应用，关键就在于它自身的优点，首先检测精度高、穿透能力强这是最主要的方面，另外在一些对速度要求较高的高速应用中，超声检测技术的快速行和可靠性等优点也使得该技术得到广泛的应用[1]。无论是在医疗领域我们经常看到的B超，还是本论文研究的混凝土超声探伤系统，这些研究都是基于超声检测的技术，这种无损检测技术应用在混凝土的探伤设备中加快了该技术的发展，也越来越多的惠及社会大众[2]。
超声无损检测技术的基本原理就是设计相应的超声波激励电路激发出一定频率的声波，然后将此声波透射到待检测的混凝土等对象，通过接受换能器就可以得到回波信号，分析回波信号的参数，如振幅、频率和声时等物理量，就可以进一步判断该对象内部是否有缺陷[3]。
1.1.2嵌入式系统
在我们日常生活的方方面面，随处都可以见到嵌入式系统的身影,无论是在日常的单片机控制领域，还是在航天控制领域，不管是民用还是军工，从基础的农业生产到高新科技产业，都有嵌入式系统的应用。嵌入式系统它是以应用为中心[14]，软硬件可裁减的，适应应用系统对可靠性、成本、体积、功能等综合性严格要求的专用计算机系统。
作为一个嵌入式系统必然包含硬件和软件，一般而言可以这样概括为以嵌入式处理器为核心的硬件平台、嵌入式操作系统、嵌入式应用软件系统和I/O接口等，如图1.1所示。

图1.1 嵌入式系统的组成
随着社会的不断发展，工业技术水平的极大进步，并且朝着智能化和网络化的方向发展，由此可见，嵌入式技术显得十分重要。在平时可见的汽车导航仪、智能家具、汽车电子、信息终端、医疗器械以及航空航天设备等等都是嵌入式技术的具体应用。
1.1.3课题研究的意义
对于大坝等混凝土结构建筑来说，一旦其内部存在缺陷将会引起大坝倒塌，给社会带来巨大的灾难，为了减少这些灾害的发生，越早检测出隐患将有利于避免这样的危害发生。为此需要研究出一种便携式的超声探伤装置，而一般的装置只能处理简单的操作，并且操作不够灵活，不具有多任务的处理能力，不能很好地满足探伤要求。
本课题的主要目的在于研究将嵌入式系统应用于超声探伤系统当中[15]，对该混凝土超声成像检测系统的信号获取和探伤算法部分进行设计和研究，在嵌入式操作系统下设计出一个友好的人机交互界面。使用LCD可视化模块将采集的波形实时地动态显示，这将有利于使用者随时随地判断探伤对象内部的具体情况。另外，还需将采集得到的数据保存下来以便于在计算机上分析处理。在信息化发展如此之快的当今世界，在追求智能化、数字化时不断地推动了嵌入式技术的发展，毫无疑问，嵌入式系统已是目前研究的重要领域，其也将成为IT领域发展的主力军，社会发展的重要力量。

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