声波检测高速数据采集和传输技术的研究
超声波采集高速公路交通量方法及应用
图 １ 系统 结 构 图
３２２ 数 据服 务功 能 ．．
（） １数据 报表 功 能 ： 系统 应该 能 够有对 采 集上 本 来 的数 据进 行分 类整 理 ， 显示 报表 和数 据导 人 ， 数据 导 出 的功能 。 （ ） ２ 数据 同步功 能 ： 功 能应该 与 省级 本 数据 服 务器进 行 远程联 接 ，客 户终 端 可 以从 远 程数 据服 务器 上下 载数 据 ， 或是 上传 数 据 。 当客户 端 在登 录 时对 系统 内部设 定 的服 务 器 Ｉ Ｐ地址 进 行搜 寻 ， 并 进行 联机 ， 到上 报或 是下 载数 据 功能 。 达 ３２３ 网络 传输 功 能 ．．
备运行费用省等特点。如何实现把多个单一观测站 点的数据进行集中，进行模型分析及后期的数据挖
掘是 实现数 据 网络 化 的一个 发展方 向。该 系统 基于 ＷＩＤ ＷＳ ００和 ＷＩ Ｄ ＷＳ Ｑ Ｎ Ｏ ２０ Ｎ Ｏ Ｓ Ｌ平 台， 声 波探 以超
行驶时间估计 、区域／ 干道／ ， 为科学合理地安排 、 组织运输工作 ， 解决运输中出现
的问题 ， 高服务 水平 ， 提 抓好 道路运 输安 全和 市场监
管提供决策依据 。 随着我省高速公路的迅猛发展 ， 交 通量信息调查必将对未来我省高速公路建设与规化
起 到决策 作用 。
控 制或 交通管 理规划 等方 面 。 目的是 为交通 管理 提 供 全面 、系统 而又真 实可靠 的实 际参考 资料 和基 础
数据 ， 并对交通规划涉及的经济 、 运输 、 交通量等做
出准确 可靠 的预测 ， 吉林 省现 已通车 三条高 速公路 ，
测技术 ， ＩＴ Ｒ Ｅ 和 Ｎ Ｅ Ｎ Ｔ标准协议为主 自行开发并融
声波的传播速度的实验研究与解释
声波的传播速度的实验研究与解释声波是一种在介质中传播的机械波，它的传播速度是声音在介质中传播的速度。
声波的传播速度可以通过实验研究进行测量，以下是一篇关于声波传播速度实验研究与解释的文章。
声波是一种机械波，需要介质的存在传播。
常见的介质包括空气、水和固体等。
声波的传播速度是指声音在介质中传播的速度，它影响了声音的传播距离和到达时间。
为了更好地了解声波的传播速度和影响因素，我们设计了一组实验来研究和解释声波的传播速度。
首先，我们选择了空气作为实验介质。
在实验室中，我们准备了一个声音发生器和一个接收器，它们之间相隔一定距离。
我们使用一个信号发生器产生一段频率为f的正弦波信号，并将其输入到声音发生器中。
然后，声音发生器将信号转化为声波，并在介质中传播。
接收器接收到声波，并将其转化为电信号。
我们使用示波器来显示接收到的信号。
接下来，我们分别测量了不同频率下，声波从发生器到接收器的传播时间。
我们通过观察示波器上显示的波形，确定声波到达接收器时的时间点。
然后，我们用计时器记录时间差。
重复测量多次，取平均值作为最终的测量结果。
通过实验得到了以下结果：当声波的频率为f1时，声波的传播时间为t1；当声波的频率为f2时，声波的传播时间为t2。
通过多次实验，我们发现声波的传播时间与频率之间存在一定的关系。
根据测量结果，我们得到了传播时间与频率的函数关系。
我们进一步分析实验结果。
根据声波的传播速度定义：声波的传播速度v等于声波传播的距离l与传播时间t的比值，即v=l/t。
结合我们实验中的测量结果，我们可以得到声波传播速度与频率的函数关系。
通过进一步实验和数据处理，我们发现声波的传播速度与频率呈正相关关系。
也就是说，声波的传播速度随着频率的增加而增加。
这个现象可以通过介质的分子振动和相互作用来解释。
在高频率下，分子振动速度增加，分子之间的相互作用也增强，因此声波的传播速度增加。
实验结果与理论分析相吻合，我们成功地研究和解释了声波传播速度的实验结果。
基于人工智能的声波探测技术研究
基于人工智能的声波探测技术研究人工智能的快速发展和不断优化已经催生出很多创新性的应用，其中基于人工智能的声波探测技术是其中之一。
该技术通过对声波信号的捕获和处理，实现对各种物质和环境的探测和分析，在安全监测、环境保护等方面发挥着越来越重要的作用。
一、声波探测技术与人工智能的结合声波探测技术由于其在声音和图像采集、处理和分析方面的优势，被广泛应用于各个领域。
人工智能的快速发展和不断优化，进一步加快了声波探测技术的转型与更新。
人工智能的算法和技术能够更好地应用于声波探测技术中，通过对大量数据的处理和分析，实现对物体、环境和场景的探测、分析和识别。
二、基于声波探测技术的应用1.安全监测基于声波探测技术的安全监测正在成为一个热门的领域，其能够在没有任何干扰或人为损害的情况下，对潜在的安全隐患进行预警和检测。
例如，地震造成的损害可以通过声波探测技术进行预测和在线监测，避免灾难的发生；对于建筑物和桥梁等工程结构，声波探测技术可以帮助工程师评估结构稳定性和可能存在的问题。
2.环境保护声波探测技术在环境保护方面的应用也日益显著。
例如，对于大型水坝、电站和其它水资源管理对象，声波探测技术可以进行泄漏的监测和检测，并可以对水流和水质等进行监测和分析；此外，声波探测技术还可以监测沙尘暴、火山爆发等天气现象，预警风险，并提供精准的气象监测数据。
3.医疗领域声波探测技术在医疗领域中也发挥着重要的作用。
例如，心脏声波诊断技术可以提取心脏杂音的波形，进行医学分析，并通过计算机算法分析，提取相关特征，进行医学图像诊断。
此外，超声造影技术也被广泛应用于医学诊断中。
4.智能家居随着智能家居的逐渐普及，基于声波探测技术的应用也越来越多。
例如，智能音响、无线音频传输系统等，都是基于声波探测技术进行设计和开发的。
三、存在的问题及未来展望尽管基于人工智能声波探测技术在各种应用方面都取得了显着的成果，但是也存在一些问题亟待解决。
例如，在医疗诊断中，普及率相对较低，且技术还需要不断优化；在环境保护方面，声波探测技术的应用仍受到一些限制，例如复杂的气象条件和长期的监测需求等。
超声波检测数据高速采集和传输技术的研究
超声波检测数据高速采集和传输 技术的研究李劲松,叶 琛,梅德松(核工业无损检测中心,上海 200233)摘 要:研制了数据高速采集和传输的超声波检测系统。
采样频率>100MHz,满足超声波检测数据实时采集的需要。
采用的可编程序通信接口(PCI)实时技术解决了高速大容量现场检测数据的存储和传输。
应用的关键器件现场可编程门阵列(FP G A)和可编程逻辑电路(PLD)适用于科研开发和调试,具有一定的保密性,能大大缩小硬件的体积。
关键词:超声波检验;信号处理;模数转换;硬件;软件 中图分类号:TG115.28 文献标识码:A 文章编号:100026656(2003)0820395204RESEARCH ON THE HIGH2SPEED DATA ACQUISITION AN D TRANSFERFOR U LTRASONIC TESTINGL I Jin2song,YE Chen,MEI De2song(Nuclear Nondestructive Testing Center,Shanghai200233,China)Abstract:An ultrasonic testing system with high2speed data acquisition and transfer was developed.At least 100MHz high2speed A/D technique was used in real2time data acquisition system.The PCI(programmable communica2 tions interface)real2time transfer mode solved the problem of data storage and transfer of large capacity.The key appara2 tus FPG A(field programmable gate array)and PLD(programmable logic device)adopted could meet the needs of develop2 ment and research,which could kee p secret and reduce the volume of the system.K eyw ords:Ultrasonic testing;Signal processing;Analog/digital conversion;Hardware;S oftware 超声波检测作为无损检测技术的重要手段之一,能够评价固体材料的微观组织及相关力学性能,检测微观和宏观不连续性。
基于声波传输技术的远程监测系统研究
基于声波传输技术的远程监测系统研究一、引言近几年来，随着物联网技术的普及，各种远程监测系统也逐渐进入人们的视野。
而其中，基于声波传输技术的远程监测系统成为了备受关注的一种方案。
本文将针对这一系统进行深入的研究和探讨。
二、声波传输技术概述声波传输技术是指利用物理中的声波传递信息，以实现远程传输和控制的技术。
它在通信、控制和测量等领域都有广泛应用。
1.声波传输技术的基本原理声波传输技术是通过改变空气中的压力来传递信息的一种技术。
在传输过程中，电子设备将信息转换为一系列电信号，并转化为声波信号以传递信息。
接收方设备将信号再次转换为电信号以执行命令或进行数据处理。
2.声波传输技术的优点与其他通信技术相比，声波传输技术有以下优点：(1)安全可靠：利用声波传输技术进行数据传输不会对电磁波造成干扰，避免了其他通信方式中可能存在的信息泄露和黑客攻击等风险。
(2)传输稳定：与其他无线通信技术相比，声波传输技术在传输距离较近的情况下传输效果更佳，且传输稳定性更高。
(3)低功耗：声波通信设备通常能够使用更低的功率来实现传输和接收信号，并且它们消耗的电能更少。
三、基于声波传输技术的远程监测系统的设计和实现1.系统概述基于声波传输技术的远程监测系统主要由传感器、控制装置和通信子系统组成。
传感器负责收集物理和环境信息，并将结果输出到控制装置，控制装置则将收集到的信息转换为声波信号发送到通信子系统。
2.系统设计在系统设计中，应考虑以下因素：(1)传感器选择：传感器是基于声波传输技术的远程监测系统的关键组件。
应选择适合不同环境中工作的传感器，并确保其精度和可靠性。
(2)通信子系统：通信子系统应该包括接收和发送装置，以使信息在远离的位置快速传输和响应。
应选择低功率的通信装置以保证系统的低功耗和长寿命。
(3)控制装置：控制装置应将传感器收集的信号转换为声波信号并将其传输到通信子系统。
应在其中使用低功耗微控制器或处理器，以实现系统的低功耗。
声学实验中如何提高声波传播速度测量精度
声学实验中如何提高声波传播速度测量精度在声学实验中，准确测量声波的传播速度至关重要。
声波传播速度的测量精度不仅影响着对声学现象的理解和研究，还在许多实际应用中具有重要意义，如声学材料的性能评估、建筑声学设计以及声音传播模型的建立等。
然而，要获得高精度的声波传播速度测量结果并非易事，需要在实验设计、仪器选择、数据采集和处理等多个环节采取一系列有效的措施。
一、实验环境的优化实验环境对声波传播速度的测量精度有着显著的影响。
首先，要确保实验空间具有良好的声学特性，尽量减少声波的反射、散射和吸收。
这可以通过选择合适的实验场地，如空旷、无障碍物且墙壁吸声效果良好的房间来实现。
同时，要避免实验环境中存在强风、振动或其他噪声源，这些因素可能会干扰声波的传播，导致测量误差。
在温度和湿度控制方面，稳定的环境条件对于提高测量精度至关重要。
温度的变化会导致空气密度的改变，从而影响声波的传播速度。
因此，应使用恒温设备将实验环境的温度控制在一个稳定的范围内，并使用湿度计监测湿度，必要时进行相应的调节。
二、测量仪器的选择与校准选择合适的测量仪器是保证测量精度的基础。
对于声波传播速度的测量，常用的仪器包括示波器、信号发生器、麦克风和计时器等。
在选择仪器时，要关注其测量精度、频率响应范围和稳定性等参数。
高精度、宽频带的仪器能够更准确地捕捉声波信号，从而提高测量结果的可靠性。
仪器的校准也是不可忽视的环节。
定期对仪器进行校准，以确保其测量值的准确性。
例如，对于示波器和计时器，要使用标准信号源进行校准，确保时间测量的精度。
麦克风在使用前应进行灵敏度校准，以保证对声波信号的准确接收。
三、测量方法的改进1、脉冲回波法脉冲回波法是一种常见的测量声波传播速度的方法。
在这种方法中，发送一个短脉冲声波，然后接收其回波。
通过测量脉冲发送和回波接收之间的时间间隔，结合声波传播的距离，就可以计算出声波的传播速度。
为了提高测量精度，可以增加脉冲的重复次数，对多个测量结果进行平均，以减小随机误差的影响。
高速数据采集技术的研究与实现的开题报告
高速数据采集技术的研究与实现的开题报告一、选题背景随着信息技术的不断发展，数据采集技术在各个领域中起着越来越重要的作用。
其中，高速数据采集技术在工业控制、军事侦察和科学研究等领域中尤其重要。
高速数据采集技术是指在极短的时间内采集大量数据的能力，它需要高效的硬件设备和精密的算法实现。
因此，研究和实现高速数据采集技术具有重要的现实意义和发展前景。
二、研究内容和方法本项目的主要研究内容是高速数据采集技术的研究与实现。
具体来说，它包括以下几个方面：1. 高速数据采集的原理和技术：阐述高速数据采集的原理，介绍相关的技术和设备，分析并比较当前主流的高速数据采集技术。
2. 硬件设计：开发一套高速数据采集硬件，包括高速数据采集卡和相关接口和线缆。
3. 软件实现：设计一套高效的数据采集程序，实现数据的实时采集和存储，支持多种数据格式和数据接口。
4. 系统测试：对设计的高速数据采集系统进行全面的测试和性能评估，包括数据传输速率、数据精度和稳定性等指标的测试。
研究方法主要采用理论分析和实验实现相结合的方式。
在研究过程中，主要采用以下技术：硬件开发、C/C++编程、数据处理和分析、系统测试和评估等。
三、预期成果和意义本项目的预期成果是设计并实现一套高速数据采集系统，具有高效的数据采集和存储能力，支持多种数据格式和数据接口，并能够满足工业控制和科学研究等领域中的需求。
同时，通过研究和实践，可以深入理解高速数据采集技术的原理和应用，为未来的相关研究提供支持和借鉴。
本项目的研究和实践，对于提高我国在信息技术领域的综合竞争力，推动信息化产业的发展，具有重要的意义和现实价值。
基于机器学习算法的声波检测信号分析与处理技术研究
基于机器学习算法的声波检测信号分析与处理技术研究近年来，随着人工智能和机器学习技术的迅猛发展，声波检测信号分析与处理技术也得到了广泛应用和重视。
声波检测信号是指利用声波在传播过程中传递的信息，通过传感器捕获信号，并利用机器学习算法对这些信号进行分析和处理的过程。
声波检测信号的应用领域非常广泛，涵盖了工业生产、医疗诊断、环境监测等多个领域。
声波检测信号在工业生产中的应用十分重要。
例如，在机械设备的运行过程中，通过对设备产生的声波信号进行实时监测和分析，可以实现对设备状态的实时检测和预测，及时发现设备可能存在的故障，从而提高设备的可靠性和稳定性。
通过应用机器学习算法对声波检测信号进行分析，可以实现对设备状态变化的自动检测和分析，提高了工厂生产效率和设备维护的便捷性。
在医疗诊断领域，声波检测信号也扮演着重要的角色。
例如，利用声波检测信号可以进行超声波检查，实现对人体内部的器官和组织进行成像，对疾病进行诊断。
而通过机器学习算法对声波检测信号进行分析和处理，可以实现对医学影像的自动提取和分析，有助于医生更快地做出准确的诊断，提高了医疗诊断的准确性和效率。
此外，声波检测信号还被广泛应用于环境监测领域。
例如，利用声波检测信号可以对环境中的噪音、震动等进行监测和分析，实现对环境质量的实时监测和评估。
通过应用机器学习算法对声波检测信号进行处理，可以实现对环境质量数据的自动识别和分析，有助于环保部门更好地了解环境质量状况，制定有效的环保。
在学术界和工业界都受到了广泛关注。
在学术研究中，研究人员通过对声波检测信号进行深入分析，提出了各种机器学习算法的应用方法，探索了如何更好地利用这些算法来处理声波检测信号，从而实现对不同领域的应用需求。
同时，工业界也将这些研究成果应用到实际生产中，取得了显著的成果。
在声波检测信号分析与处理技术研究中，研究人员首先需要对声波检测信号的特征进行深入了解和分析。
声波检测信号通常包含频率、幅度、相位等多种特征，研究人员需要通过合适的信号采集设备将这些特征进行提取和分析。
井下声波传输信号检测技术研究的开题报告
井下声波传输信号检测技术研究的开题报告一、研究背景和意义随着近年来国内外油气资源勘探的深入开展，复杂地质情况下的油气储层勘探逐渐成为了当前油气勘探领域的研究热点。
传统的勘探方法已经无法满足复杂地质情况下的勘探需要，其在探测精度、勘探效率等方面存在诸多不足。
因此，如何利用新技术来提高井下勘探效率，成为了当前油气勘探领域亟待解决的技术难题之一。
井下声波传输信号检测技术正是在解决复杂地质情况下的勘探难题方面具有潜在优势的一种技术。
通过在井口处向井下注入声波信号，接收油气储层内部的反射、折射声波信号，并通过分析处理这些信号，来获取油气储层的结构信息、储层参数、油气分布等信息。
因此，声波勘探技术可以有效地提高油气勘探的精度和效率，同时也可以提高油田的开发效益，减少勘探成本。
二、研究内容和技术路线本研究的主要内容是针对井下声波传输信号的检测问题展开研究，具体研究内容包括：1.声波信号检测系统的设计：设计一套适用于井下环境的声波信号检测系统，实现对井口处注入的声波信号的准确、快速地检测和采集。
2.声波信号处理算法的研究：针对井下噪声环境特点，设计一套适用于井下噪声环境的声波信号处理方法和算法，准确地分离并提取出有效信号，以提高勘探效率和准确度。
3.油气储层结构信息的提取和分析：通过分析处理声波信号，提取油气储层的结构信息、储层参数、油气分布等信息，并进行分析，以实现对油气储层的深入了解和准确勘探。
技术路线如下：1.声波信号检测系统的设计：研究井下环境，设计合适的传感器和数据采集系统，实现声波信号的准确检测和采集。
2.声波信号处理算法的研究：以小波变换为基础，结合滤波和降噪技术，对噪声干扰的声波信号进行处理，实现对有效信号的准确提取和分离。
3.油气储层结构信息的提取和分析：针对井下储层不同的声波反射特征，设计合适的处理算法，提取储层的结构信息、储层参数、油气分布等信息，并进行分析和研究。
三、预期成果1.设计一套适用于井下环境的声波信号检测系统，实现对井口处注入的声波信号的准确、快速地检测和采集。
高速多通道声发射同步数据采集系统的研制的开题报告
高速多通道声发射同步数据采集系统的研制的开题报告一、研究背景与意义：声发射检测技术是指电机、轴承、变压器、钢结构等工业领域中重要组件和设备损坏前，通过对其表面产生的声波进行诊断和监测的一种无损检测方法。
该技术不仅可以预测故障发生的时间和方式，还可以使故障得到快速定位赢得时间，提高设备运行效率和安全性，降低维护成本。
因此，声发射检测技术在当前工业生产中越来越受到关注。
而声发射检测技术，需要采用高速、精确的数据采集系统来获取表面声波信号，因此研发一种高速多通道声发射同步数据采集系统是当前工业领域中亟待解决的问题。
二、研究内容：1.研究高速多通道声发射同步数据采集系统的整体设计原理和工作原理。
2.探究高速多通道声发射同步数据采集系统中各个模块的设计方案，包括信号放大、滤波、多通道同步采集、数据存储和传输等。
3.进行声发射检测实验，利用研制的系统对样本中的设备进行测试。
4.对实验数据进行分析和处理，进一步验证系统性能，以确定系统是否满足声发射检测的精度和可靠性要求。
三、研究成果：设计研发一种高速、多通道、同步采集的声发射数据采集系统，具有以下优势：1. 高速、多通道，可以同时采集多组数据，有效提高检测效率；2. 电路设计合理，信号处理精准，可以确保高质量的数据采集；3. 数据存储方便，可以对数据进行后续分析和处理；4. 可靠性高，可以满足声发射检测的实际需求。
四、研究方法：1、文献阅读和调研：对声发射检测技术和数据采集系统进行深入学习和研究，阅读相关理论文献和实用案例，了解该技术的发展与应用现状。
2、系统设计并制作原型：利用电子电路原理和数字信号处理技术，根据理论分析和实际应用需求，设计出高速多通道声发射同步数据采集系统，并进行系统制作与调试，确保其符合实际应用需求。
3、实验认证：使用设计好的高速多通道声发射同步数据采集系统，对样本中的设备进行声发射检测实验，从数据采集效率、数据准确度、数据存储等方面进行系统性能实验认证。
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声波检测高速数据采集和传输技术的研究李劲松叶琛梅德松（核工业无损检测中心，上海虹漕路29号，邮编：200233）摘要研制了用于超声波数据高速采集和传输的检测系统。
采样频率100MHZ以上，可以满足超声波检测数据实时采集的需要。
采用的PCI实时技术解决了高速大容量现场检测数据的存储和传输。
同时应用的关键硬件FPGA和PLD器件可以较强地适用于科研开发和调试，具有一定的保密性，可以大大缩小硬件的体积。
主题词超声波检测，高速A/D，高速数据传输，波形检测1．引言超声波检测技术作为无损检测技术的重要手段之一，在其发展过程中起着重要的作用，它提供了评价固体材料的微观组织及相关力学性能、检测其微观和宏观不连续性的有效通用方法。
由于其信号的高频特性，超声波检测早期仅使用模拟量信号的分析，大部分检测设备仅有A扫描形式，需要通过有经验的无损检测人员对信号进行人工分析才能得出正确的结论，对检测和分析人员的要求较高，因此，人为因素对检测的结果影响较大，波形也不易记录和保存，不适宜完成自动化检测。
八十年代后期，由于计算机技术和高速器件的不断发展，使超声波信号的数字化采集和分析成为可能。
目前国内也相继出现了各类数字化超声波检测设备，并已成为超声波检测的发展方向。
但是，这些设备也仅停留在超声波检测频率较低的频段的信号处理上，主要是受到高速A/D和高速存储技术的限制。
为了减少人为因素对检测结果的影响，使波形能记录和保存，并达到检测结果的直观性，需实现超声波检测分析和成像处理，这就要求实现数据的高速采集和大数据量缓冲。
因此，开展数据高速采集技术的研究和实现是非常必要的，它是能否实现超声波检测分析和成像处理的关键技术之一。
2．国内外研究现状及意义目前国内外在超声波检测领域都向着数字化方向发展，数字式超声波检测仪器的发展速度很快。
国内近几年也相继出现了许多数字式超声波仪器和分析系统。
国际上对超声波检测数字化技术的研究非常重视，国外生产类似产品和研究的公司有美国的泛美（PANAMETRICS）公司、METEC公司，加拿大的R/D TECH公司，德国的K-K公司、法国的SOFRATEST公司和西班牙的TECNATOM公司等等，上述这些公司生产的超声波检测采集、分析和成像处理系统的技术水平较高，在世界上处于领先水平。
国外已把100MHZ以上采样频率的高速A/D技术用于超声波信号的采集，大容量缓冲技术也达到一定的水平，信号的分析和成像处理已实现A、B、C扫描。
虽然国内已开展这方面的研究与开发，但是在技术应用上还是存在一定的差距。
因此，开展该项技术的研究，如何把高速A/D技术、大容量缓冲技术以及信号的处理、分析和成像技术进行开发和研究，并应用到超声波检测的工程需要上去，是一项具有现实意义的课题，它可提高我国无损检测技术水平，跟上世界先进的现代工业检测技术步伐，使我国超声波检测水平上一个台阶。
3．系统的基本结构我们所研究和开发的数字式超声波检测和成像处理系统是采用PC微机，以高速实时采集和存储及数字成像为主要技术的实时检测系统。
系统主要由下列部分组成：双微机（或工控机）系统、超声波脉冲发射器、超声波信号接收器、高速数据采集卡、数据处理和分析软件包以及传感器、探头运动和扫描控制系统等。
系统框图如图1所示。
超声波脉冲发射器多路选择多路切换传感器超声波信号接收器前置放大器波形检测、A/D转换及数据暂存移动、扫描机构坐标位置控制电路PC机-1接口控制PC机-2接口控制PC机-1实时数据显示PC机-2数据录盘事后处理显示系统硬盘多路实时数据A扫描显示软件包显示器打印机系统硬盘数据硬盘数据录盘、事后处理、B扫描及C扫描成像、结果报告等软件包图1 系统总体结构3．1 系统的基本功能l 具有A型扫描超声波探伤设备的全部功能和分析方法l DAC曲线调校点数1—32点任选l 工作频率：1—40MHZl 具有可程控和可选择的四通道方式和数据的实时记录l 检测数据实时存盘l 全汉化的WINDOWS NT用户界面，双计算机协调工作l 多窗户的图形分析l 可事后分析、处理、测试任何位置范围内的探伤情况l 实时的A扫描显示（单、双、四通道方式可选）、扫查控制显示l 事后A扫描显示、B扫描显示、C扫描显示，3D显示，各显示方式可相互比较l 分析结果和检测报告软件，打印出分析结果和检测报告l 扫查控制接口协调3．2 主要研究内容l 高速A/D转换技术，具有100MHZ以上采样频率。
l 检测数据的存储（因数据量很大，需实现高速缓冲存储）。
l 设备的小型化和保密性。
l 多通道检测的通道切换和数据存储分配。
l 数据管理、同步方式选择、高速回放。
由于目前采样频率100MHZ以上的高速A/D转换器已产品化，计算机总线的传输速率已大大提高，高速大容量缓冲的出现，使得高频信号的实时数据采集、传送和存储能够实现。
在研究内容中，充分考虑到目前关键技术所采用的器件类型，保证研究内容的完成。
4．信号采集及其处理信号采集、处理和分析是研究和工业开发领域的常用工具，也是超声无损检测技术所采用的有效方法。
其目的是通过增强接收信号中某些特征，从而取出对检测目的特别有用的信息。
4． 1 数据采集及模/数转换4．1．1 基本概念超声检测设备中的数据采集通过换能器传递信号，它把振动的机械能转换成电信号，信号具有连续的形式，为使它能由计算机处理，需将模拟信号转换成数字信号。
将模拟信号转换成数字信号是通过对信号在各个离散的瞬间进行取样完成的，即将信号幅度数字化成一系列数字的过程（图2）。
文本框: 模拟信号文本框: 取样文本框: 取样信号文本框: 数字化文本框: 数字信号文本框: 处理图2 模数转换过程图从理论上说，对幅度的取样是瞬时的，而数字的表达又是无限精确的。
而实际上，取样是限时的，幅度也是被转换成有限位数的二进制代码。
对于一个有实用价值，最高频率为fM 的有限带宽信号所进行的连续时间富氏变换得到的是一个总频带宽度为2 fM的对称函数。
取样信号s[n]是将s(t)乘以取样函数：d(t)=∑δ(t-nT)式中：T---取样时间间隔；δ—离散增量函。
若t= nT，则有：δ(t-nT)=1，且t≠nT时，δ(t-nT)=0富氏变换D(f)也是采样函数：D(f)=(1/T) ∑δ(f-kF)式中：F=1/Tδ(t-nT)项用于定义离散序列S[n]，写成离散脉冲函数加权和的形式：S[n]= ∑s(t)δ(t-nT)式中S[n]表示取样信号，这里用方括号取代用于表示连续函数的圆括号。
使用卷积定理，可把富氏变换写成s(t)和δ(t-nT)的富氏变换的卷积：S[k]=S(f)＊D(f)= (1/T)∑δ(f-kF)离散富氏变换S[k]是S(f)的间歇复制，复制的频率间距为F=1/T。
可按两种特殊情况：F>2 fM 时，相邻频谱无重叠；F<2 fM 时，相邻频谱有重叠，这一现象就是所谓的同名现象。
取样频率极限FN=2 fM ，超过此频率时便不再有重叠，该频率就是内奎斯特（Nyquist）频率。
若满足条件：FN>2 fM，原始信号的恢复将可以实现，只需将取样信号波形通过矩形低通滤波器即可。
若取样频率低于此值，原始连续信号便不可能根据它的取样信号波形得到不失真的恢复。
4．1．2 A/D转换按转换器的工作原理不同，A/D转换器通常可分为积分型和比较型。
积分型A/D转换器先将输入的模拟量转换为中间量，然后再将此中间量变换成相应的数字量。
这种类型的A/D 器件的特点是抗干扰能力强，精度高，但速率较低。
高速A/D转换器一般采用比较型。
下面介绍几种适用于高速变换的A/D转换器。
（1）闪烁式A/D转换器：将采样的模拟信号直接与各个不同的参考电压比较，从而得出相应的数字信号大小。
这种方式只需一个A/D内部周期即可得到数字结果，速度相当快，但分辨率不高。
它需要2N（N为A/D的位数）个内部比较器，电路非常复杂。
（2）逐次比较型A/D转换器：其原理是利用比较器不断地对采样模拟信号与D/A转换器产生的标准模拟电压进行比较，直到两者之差小于1LSB为止。
这种方式需要N个内部周期来完成一次转换,但只需一个比较器,比较容易提高分辨率,电路较简单。
（3）ΣΔ A/D转换器：其原理是将模拟信号先进行ΣΔ调制，再通过高性能的数字滤波，就能得到高分辨率的数字信号。
这种方式能获得较大的信噪比，它实际上利用了下面要介绍的过采样技术。
为了满足软件无线电对数据采集模块的需求，进一步提高采集的性能，在上述基本结构的基础上，采用了一些改进的采集技术，现分别介绍如下：（1）正交采样技术：将要进行数字化的信号分成两个分量，其中一个乘以正弦波，下变频到零中心频率上；另一个乘以900相移的正弦波，下变频到零中心频率上。
每一分量只以原信号的二分之一带宽出现，以原信号的二分之一采样速率进行取样。
（2）带通信号采样技术：如果前一模块送出的是带通模拟信号，可以以低于抽样定理中的Nyquist采样率进行模数转换。
只要采样率fs不低于两倍的信号带宽（fh-fl），就不会导致信号的频谱的重叠，同时，fs还应满足：2fh/k<fs<2fl/（k-1）这里k是满足如下关系的整数2<k<fh/（fh-fl）（3）过采样技术：以远大于Nyquist采样率进行采样的方法称之为过采样技术，采用过采样技术会带来两个好处。
首先，高速采样可降低对前级抗混叠滤波器性能的设计要求；其次，过采样技术可提高信噪比。
（4）并行ADC、DAC技术：软件无线电的发展方向是ADC和DAC尽量靠近射频端。
高频宽带信号的数字化对采样频率、位数及动态范围都提出了较高要求，这时可采用并行A/D转换技术，其基本原理如图3所示。
这样用多个高速采样保持和A/D可完成超高速转换。
数字输出模拟输入采样保持采样保持A/DA/D并串转换图3 并行A/D技术原理框图4．2高速A/D数据采集4．2．1采样频率和缓冲容量的确定本课题是针对超声波工业检测设备而开发的高速数据采集技术，因此，检测对象基本上为钢体材料。
超声波在钢中传播时，纵波CL的传播速度为5900米/秒，横波CS的传播速度为3230米/秒，可见，超声波在钢中的传播速度很快。
因此，对于一定厚度的工件进行检测时，超声波在工件中的传播时间很短，尤其对于薄壁材料检测，传播距离更短。
从以下超声波检测的基本方法可以计算出超声波的传播时间，确定检测频率和缓冲的容量要求。
4．2．2超声波传播时间的计算超声波在钢中的传播速度、距离和时间的关系公式为：D=C·T式中：D表示声程（距离）C表示声速T表示传播时间如果采用反射法直探头进行检测（如图4），在其探测范围内的传播时间：T=2H/C式中：H表示工件厚度C表示声速T表示传播时间H图4反射法直探头进行检测如果采用反射法斜探头进行检测（如图5，6），则要考虑入射角和几次声程的影响。