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專利名稱：自動步進式超聲a/d變換控制器的制作方法
技術領域：
自動步進式超聲A／D變換控制器，適用于采用A型超聲波檢測方式，對被測材料內部缺陷回波信號進行高速A／D變換的超聲探傷領域。
在超聲波檢測工作中，用電腦分析處理由A型超聲波檢測方式獲得的被測材料內部缺陷信息，需對探傷儀的缺陷回波信號進行高速A／D變換。在現有的A／D變換技術中，美國專利4470304使用了高速超聲數字緩沖器／控制器，它是以硬件形式進行高速實時的在線裂紋數字信號處理。其缺點是系統體積龐大，成本昂貴。英國專利GB2140561則是采用高速實時A／D變換器和硬件實現的16位乘法器，同樣該裝置成本較高。中國專利87216986.3雖然避免使用價格昂貴的高速A／D變換器或乘法器，但缺點是控制過程繁瑣，步進過程不能脫離主機而占用其大量的時間。
本實用新型的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種新型的、無需高速A／D變換器和乘法器、步進過程由硬件裝置自動實現而無需電腦主機干與的超聲波探傷系統。本實用新型具有大大縮短A／D變換過程中主機服務時間、控制簡單、價格低廉等優點。
本實用新型提供的超聲波探傷系統由A／D變換器1、超聲換能器2、鍵盤與顯示器3、打印機4、超聲波探傷儀5、電腦主機與通訊接口6、分頻器7、取樣始點控制器8、步進控制器9和晶體振蕩器10組成。其特征在于自動步進式超聲A／D變換控制器是由分頻器7、取樣始點控制器8、步進控制器9和晶體振蕩器10四部分組成。晶體振蕩器10由晶體和反相器等組成，其輸出時鐘∮的頻率為F，并將∮同時輸出給分頻器7、取樣始點控制器8和步進控制器9，以協調三者同步工作；分頻器7將∮分頻處理后輸出給探傷儀5，作為探傷儀5的自身主控脈沖。探傷儀5再經內部分頻處理后，輸出一信號觸發脈沖，至取樣始點控制器8；取樣始點控制器8由一可予置計數器及輸出展寬電路組成，它根據所需的取樣起始時刻予置一時間常數，在探傷儀5輸出的信號觸發脈沖基準沿的啟動下，對∮進行計數延時。當計數達到予定值時，輸出狀態翻轉，啟動步進控制器9工作；步進控制器9由一N進制計數器及輸出展寬電路組成。N進制計數器的N值由下式決定N＝ (F)/(f) ±M ( (F)/(f) 為整數)式中F——晶體振蕩器10輸出∮的頻率(HZ)f——探傷儀與相應信號通道的觸發脈沖重復頻率(HZ)M—— 一合適的正整數。
若取M＝1，則當N＝F／f＋1(或N＝F／f－1)時，步進控制器9按每個觸發脈沖周期遞增(或減)一個∮周期值的步進(或步退)規律，啟動A／D變換器工作。從而實現取樣率為F的A／D變換。適當改變M值，即可降低取樣率。
附

圖1為本實用新型的結構框圖。
附圖2為實施電路圖。
下面結合實施例進一步說明。
為了實現對探傷儀超聲信號進行取樣率為4MHZ的A／D變換，電腦主機通過異行通訊口PIO和可編程序間隔定時器8253－PIT控制該系統。PIOB口工作于輸入方式，A口工作于位控方式，PIT的計數器(0)和(2)工作于方式3，計數器(1)工作于方式0。PIOB口與A／D轉換器AD570的數字量輸出口相連，用于主機讀入量化結果。PIOA口的PA1、PA7輸入、PAO輸出。PA7與AD570的DR端(Pin17)相連，用于接收AD570的轉換，完成中斷請求而準備讀取量化結果。PIT的計數器(0)、(1)、(2)依次作為分頻器7、取樣始點控制器8和步進控制器9使用。晶體振蕩器10由諧振頻率為4MHZ的晶體及74LSO4反相器等組成，其輸出4MHZ的時鐘∮并同時送入三個計數器的時鐘輸入端Pin9、Pin15和Pin18。計數器(0)將∮作2000分頻后，從輸出端Pin10輸出一個2000HZ的方波。探傷儀從A端接收此方波作為自身的主控時鐘，并從B端輸出一重復頻率為500HZ的信號觸發脈沖，同時將超聲信號波形經C端、取樣保持及前置放大部分送入AD570的模擬量輸入端Pin13。通過PA0與PA1的配合，可以檢測探傷儀的超聲信號觸發脈沖，并控制74LS74D觸發器的輸出狀態，保證計數器(1)能在予定的時刻(相對于觸發信號的基準沿)開始延時計數，直到輸出狀態翻轉－啟動計數器(2)開始工作。計數器(1)的時間常數由所需的取樣始點時刻而定。計數器(2)的時間取為8001(＝ (4×106)/500 ＋1＝8000＋1)，只要計數器(1)的輸出(Pin13)翻為高電平，計數器(2)即可對∮計數，其輸出(Pin17)將按每個信號觸發周期遞增0.25us的規律觸發取樣與A／D變換器工作，由此達到取樣率為4MHZ的A／D變換控制目的。
權利要求1.適用于超聲探傷的自動步進式超聲A/D變換控制器，其特征在于自動步進式超聲A/D變換控制器是由分頻器7、取樣始點控制器8、步進控制器9和晶體振蕩器10四部分組成，晶體振蕩器10由晶體和反相器組成，其輸出時鐘∮的頻率為F，并將∮同時輸出給分頻器7、取樣始點控制器8和步進控制器9，以協調三者同步工作，分頻器7將∮分頻處理后，輸出給探傷儀5，作為探傷儀5的自身主控脈沖。
2.根據權利要求1所述的變換控制器，其特征在于取樣始點控制器8是由一個可予置計數器及輸出展寬電路組成，它根據所需的取樣始點時刻予置一時間常數，在探傷儀5輸出的信號觸發脈沖基準沿的啟動下，對∮進行計數延時，當計數達到予定值時，輸出狀態翻轉，啟動步進控制器9工作。
3.根據權利要求1所述的變換控制器，其特征在于步進控制器9是由一N進制計數器及輸出展寬電路組成，步進控制器9按每個觸發脈沖周期遞增(或遞減)一個∮周期值的步進(或步退)規律，啟動A／D變換器工作。
4.根據權利要求1或3所述的變換控制器，其特征在于N進制計數器的N值是由下式決定的N＝ (F)/(f) ±M ( (F)/(f) 為整數)式中F為晶體振蕩器輸出∮的頻率(Hz)f為探傷儀相應信號通道的觸發脈沖重復頻率(Hz)M為一合適的正整數適當改變M值，即可降低取樣頻率。
專利摘要自動步進式超聲A/D變換控制器，適用于采用A型超聲波檢測方式對探傷儀的缺陷回波信號進行高速A/D變換的超聲探傷微機控制系統。由A/D變換器、超聲換能器、鍵盤、打印機、超探儀、電腦主機、通訊接口、分頻器、取樣始點控制器、步進控制器和晶體振蕩器等組成。晶體振蕩器輸出時鐘的頻率為F，并將同時輸出給分頻器、取樣始點控制器和步進控制器，以協調三者同步工作，實現自動步進過程。
文檔編號G01N29/22GK2093396SQ90217730
公開日1992年1月15日 申請日期1990年8月8日 優先權日1990年8月8日
發明者彭津 申請人:鄭州鐵路局武漢科學技術研究所