1、中北大学学位论文基于LabVIEW的焊缝缺陷超声检测与识别摘要虚拟仪器技术是一种全新的仪器系统概念。随着计算机和软件技术的发展，虚拟仪器讵在逐渐成为测试领域的发展方向。随着生产自动化程度的日益提高和企业对产品质鼍重视程度的提高，超声检测技术的应用越来越广泛。目前的超声波检测系统，由于测试仪器都是一对一测试，功能单一；同时该平台还具有通用性、可视化和开放性差，布线复杂，可扩充性差等缺点。为此，本课题研究开发了以美国国家仪器公司开发的LabVIEW软件为开发平台，配以数据采集卡组成的虚拟超声波检测系统，实现通用性、模块化、功能化和网络化，克服上述缺点。该系统在计算机上通过软件控制数据采集、进行信号
2、处理分析、特征提取和识别，能满足实际采集与处理的需要。本文针对不等厚薄壁钢质简体的环焊缝内部疵病在线自动检测的要求，通过对在线检测系统设计理论、不同检测对象的不同疵病信号的处理方法、超声特征的提取方法、实现在线检测的工程技术的研究，详细论述了不等厚薄壁钢质筒体的环焊缝内部疵病在线自动检测系统的研制过程所解决的关键技术，整个论文从工业应用出发，对解决超声检测与诊断问题具有实际指导意义。本文主要进行了以下几方面的研究工作：l、采用不同于传统的横波扫描检测的正交扫描检测的超声检测方法；2、采用了一种适用于速度要求较高的在线检测系统的超声信号特征硬件快速提取方法；3、将基于Ds理论和模糊综合的疵病识别
3、技术应用于焊缝疵病的定性分析中，减少了误判率，提高了检测的可靠性；4、通过实验探讨了虚拟仪器技术在超声波检测方面的应用。初步仿真和实验验证，上述功能基本满足工程实验的要求，进一步的改进和完善，也可以应用于其它测试和控制系统中。中北大学学位论文关键词：虚拟仪器，超声检测，特征提取，自动检测，识别中北大学学位论文Welding Defect Ultrasonic Test and IdetificationBased on LabVlEWAuthor：Xue yingjuallAdvisor：Chen shuyueABSTRACTVirtual Instrument Technology is a
4、 kind of brandnew instrttmental systematic conceptWith the development of computer and software technology，virtual instrument is graduallybecoming the development direction in measurement fieldWith the increasing improvement ofautomatic manuNcture degree and enterprisesattention on the quality of pr
5、oducts，thetechnology of ultrasonic testing has gained the extended applicationsIn the existing virtualultrasonic testing system，instruments and their functions are singleThe existing measuringplatform has disadvantages in several aspects such as versatile，visualization，openness and SOon，and its stru
6、cture is complicatedIn order to overcome these disadvantages above mentioned，a new platform has been developed by use of LabVIEW(product of America NationalInstruments corporation)，and a signal processing system of data acquisition card has beenestablishedThe platform with the signal processing syst
7、em can control data acquisitionanalysis，processing，feature extraction and idetification with the help of softwareTaking the adhesive strength of inner defects of circular weld for different walls ofmental cartridge as the research object，the general principles for ultrasonic testing designsuch as de
8、sign theory,processing methods for various defects and feature extraction methods，were reviewedThe key technologies in testing the adhesive strength of inner defects ofcircular weld for different walls of mental c枷始e were described in length using thetechnology of ultrasonic testing，laying the found
9、ation guidance for testing online anddiagnosing the defects ofvarious workpieces in industry applicationThe following were the major research work：III1、Use the new ultrasonic testing method named as orthogonal scanning that is differentfrom the tranditional method2、Use the fast hardware extraction o
10、f defect feature being applied in hi曲fast on-linetesting system3、Applied defect indetificaion technology based Oil DS principle and illegibilityintegration in the welding defect qualitation analysisBy this way,the error ratio is decreasedand testing reliability id increased4、Discussed the applicatio
11、n of virtual instruments technology in ultrasonic testing byexperimentsThe simulations and experiments proved that the functions above Can meel the need ofprojeet fieldKEY WORDS： Virtual Instruments，Ultrasonic Testing，Feattwe Extraction，AutomaticTesting，IdetificationIV中北大学学位论文主要符号目录角频率频率波长质点位移声速质点速度
12、密度力声压泊松比弹性系数(杨氏模量)刚 度声阻抗声功率声功率的强度VIllNm 2Nm oNSm3W心mm郴一mm娜吣w岫o，毫fVp，P“点GZP，串乾大学学位论文11课题讲究背景、目的和意义1绪论超声波检测是种先进的无损检铡方法，利用材料内部缺陷的声学性质对超声波传播瓣影昀，可以非皱嚣牲麴攥测趟工件内郝或表惑缺陷(气泡、裂纹、焊缝等)的大小、形状及其分布情况。超声波检测以其检测必敏度高、速度快、成本低等特点在锅炉、铁薅、绥粱、靛空靛天等壤玻褥萎广泛懿瘦鲻。在辫接裁逶避程中，焊接缝筏逡滓接l_艺与设备条件的偏差，残余力应力状态和冶众因素变化的影响，以及结构材料与尺寸的差舜等，茬往在霹缝中产生
13、不黼程度与数量鹊气巍、必渣、来建合寒簿透隘及袈绞等姣貉；在产品制造过程中遗留的缺陷与邋行中引发的裂纹都会不同程度的对产晶的失效行为产生影响(破裂或爆炸)Hl。因此，开发商效可靠的检测技术和检测设备，傈证焊接结构装置的趱行安全就成为一个及其富有挑战性的课题。目前，在对焊接结构的产品进行检测都采用无损检测技术。常用的无损检测包括：渗遴捡涮、磁羚捡溅、射线检测、趣声援测、涡滚捡测等l。在各转无损捡测技零游应用中，超声检测所占的比熏最高，也是最谢开发前景的。如美国600家电力公司下属的1000多家壤厂，都采弼超声捡滋寒僳涯生产豹安全运幸亍。多年寒，美莺壳蕊没灭鼗乎万美元用于提高产生检测的可靠性，其收益
14、可达数十亿美元131。实际应用中超声检测逐步体现出葜极大静开发价值，各国稠继投资鼹开了在该领域的研究。澍餍超声检测开发探伤设备，圆外早在70年代末就开始研制，探伤技术和设镑发展已经非常成熟f钔。现在我国检测设备j下处在更新换代的阶段，国内市场需求大。随着对检测性能要求豹爆步提糍，在髫翁晷瞧小型数字亿检测设螯迸不戏熟的形式下，诤多设务都铁爨夕进口。从价格看，进口设备价格昂贵。即使国内能生产自己的检测设备，功能也非常单一，凌餐之阉戆数攥无法共享，嚣痊熬仪器技零楚摹予计算撬羧术豹鑫动瓣试技术，篡骞功能化、模块化、数据共享、体积小等优点，如果应用于超声检测中，可以扩充检测功能，使稔灞设餐，l、鼙傀。两
15、虽遥霹鞋实现自动稔溅等。辫j篼，开发基予度织仪器技术的超声检测系统具有一定的实用价值。中北大学学位论文12国内、外的研究动态121研究课题的国内、外研究动态随着现代工业的发展，各国纷纷意识到加快无损检测技术发展的重要性。美国为保持其工业产品的竞争优势，在1979年的政府工作报告中就提出建立六大技术中心，其中之一就是无损检测中一5,r”。日本工业界也认为，现代工业就是建立在无损检测的基础E【引。因此各国都在积极研究与开发新型的检测技术与设备。丹麦Force研究所通过20多年的努力，开发出电站锅炉与石油化工设备超声检测投影扫描系统(PscarI)。该系统通过模块组装方式可构成十几种机型，满足不同产
16、品的检测要求17。美国马罩兰州Sliver Spring的INFOR-MATRICS公司研制的名为TESTPRO的基于Pc机的材料检测系统，由一套软件和一套硬件设备系统构成，数据处理功能强。可以进行图像识别，由于含有人工智能化程序，可以进行自动波形数据分析，并能和其他检测仪器设备相连。国内清华大学超声检测领域也开展了大量的研究。清华大学电子工程系1994年研制出一台综合SAM商用A型探伤仪功能的小型化超声检测系统THSAM-3A，它可以工作在15100MHz的频段，同时能进行A型探伤和C型成像，并且具有小型化、低成本的特点。该系统为小型零件的精密无损检测提供了有效的手段【8】。122虚拟仪器技
17、术的国、内外研究动态虚拟仪器是随着计算机技术、现代测量技术发展起来的新型高科技产品，代表着当今仪器发展的新方向。它诞生虽然只有十几年的历史，但它的发展速度是惊人的。目前，虚拟仪器已广泛应用于科研生产的许多领域：声学测试、音波测试、汽车测试、生物医学测试、光线校准、光学测定及度量、半导体测试、电信测试、振动测试、工业自动化、实验室自动化、机械监控、石油和天然气处理、药品加工、过程自动化、统计和过程控制等19-11。国内外有许多厂家在使用虚拟仪器进行测试方面作了一系列有益工作，已丌发了一些虚拟测试仪器。挪威CARDIAC公司的基于LabVIEW平台的测试北海油田石油、2中j大举学位谂文大气、水流M
18、PFM系统等，清华大学应用虚拟仪器技术构建的用于检测汽车发动机性能的冉厂检测系统，哈尔滨工业大学也推出自己的“虚拟王”虚拟仪器系统，另外上海仪器仪表辨、激江大学、成都电子科技大学、上海问济大学、上海交通大学等单位也正在不断进行虚拟仪：器的研究和应用【1211”J。潮雪，j察看瀵纯1擎浣自动亿系，中兴逶滠j豪礤突疑，华中理王大学鑫挂系，呼和浩特铁路局，常州技术师范学院机械系对虚拟仪器在超声检测领域中的应用做了大量的研究，毪开发了饺多纂予虚接靛器授拳翡超声检溅系统114-t壤，并且郝已经应臻到了实际中。我国传统仪嚣技术还眈较落后，与霞外相比，测量精度和可靠性均较低，秘自动化程度低。当前，各种测试软
19、件、专蠲集成电路、固化软件的广泛应用，系统技术和模块化仪器的迅速发展，都绘虚拟仪器的研究和应用刨造了祭件，也为我们提供了一个缩，l、哼嚣嚣先进承乎差疆魏狡会。惑叛仪器在我国麴辍究翟开发寿蓑卡分现实豹蠢义。123本论文所要解决的问题本论文主要解决下列几个问题：l、将虚损仪器的思想运用到超声检测领域中，增强超声棱测酶功能纯，数据酌共享性，通用性，喇络化，可视化，开放性和可扩展性；2、利用LabVIEW和Vc+十等多种软件歼发平台相互结合编程，解决一些在LabVIEW环壤中无法实现或功毙不宠善等方蘑豹缺点，比热鼹缳处蠼功能、大量数撂处理黠速疫慢方面。3、解决在LabVIEW申辩遴臻嫒卡静骤动耀鼷，燕
20、暴逮令翘瑟霹疆解决，在潞是嗣等条件下就会大大降低系统的成本。重点开发USB总线数据采集卡和LabVIEW的接口技术，为歼袋基于台式计算梳和笔记本电脑髓虚掇仪器系统穗供便秘条件。13论文内容安排1绪论：介绍渫题豹磅究背景，综述了与课题姻关技术戆研究现拔及篡发展戆势。2虚拟仪器概述：通过对仪器技术和测试技术发展的概要论述，简要介绍了虞拟仪器麓壤念、缝每、特点、发展与褒状，特戮奔缓了庭揪仪器嚣发环壤LabVIE箨。3中裁大学学位谂文3。超声检测理论：主要筒述了超声检测理论，包括超声检测的基本方法、超声探头的种类、常用的超声检测系统、数据的处理和显示以及缺陷的自渤识别方法等。4。虚拟超声波检测系统总髂
21、终撼：主要分缨了基于纛拟仪器鼓零夔越声波捻测系统的硬件组成及其各个部分的作用和功能，同时还介绍了系统的软件构成，其包括应用软件鞠系统较件，鬟点奔缓了应矮较件魏浚诗愚想耧方法，这霹方法司良壤麴系绞瓣可扩充性和通用性，增加了系统的维护性。5系统豹软彳牛设计；主要介缁了虚攒越声波裣铡系统静系统梅成以及硬件组成和软件设计思想，重点讲述了如何在虚拟仪器编程语言乙abVI脚环境下实现对通用数据采集话的驱动，这对开发本系统起着至关重甍的作用，同时通过大量实验证明了本论文开发匏采集稷净是完全正确款，可以应爆在实酥中，遮也为本系绫以蕊鞠王终抒下了鼹好弱撼础。同时总结了在LabVIEW环辘中调用动态连接库文件时应
22、该注意的问题，特别是数揆爨存德橇式，嚣沟LabVI瓣中熬数据赣式帮荚键程穿瀚数摇格式不一襻，舞票滔璃。强文件，就爱特别注意这个问题。6海缝缺陷怒声裣灏与识蹴：是本论文的重点内容，主要介躐虚攒舔声波检溺系统的关键技术， 以及对检波信号的处理、对缺陷的定性、定量、定位技术的理论方法和舞验验证做了详蹦的介绍。其中主要工作和技术突破点为：(1)对于不等厚薄壁钢质简体焊缝，采用不同于传统的横波扫描梭测的板波正交扫描检测的超声梭测方法；(2)将基于Ds理论和模糊综合的獍癌识别信息融合技术皮用于焊缝疵病黪定性分析中，减少了误判率，提高了梭测的可靠性。结论：总结作者嚣镦熬主要工乍秘磷究残暴。4中j大学学垃谂文
23、2。虚拟仪器概述鑫毅仪器援零楚溅试技寒霹诗葵辍攘零综合察袋豹产秘，霞表了褒找测试技术帮仪器技术发胜的方向。本章檄述了虑拟仪器的概念、特点、组成、应用和发展趋势。2。1虚檬仪器211虚拟仪器的概念虚拟仪器是攒通过应用程序将通用计算扭与功旋化模块硬4牛结合起来，充分剩用计算机系统强大的数据处理能力，在基本硬件的支持下，利用软件完成数据的采集、控裁、数螽分季厅穗蹩邂爨及浏试缝暴瓣显示等，逶过获、硬搏戆配套寒实褒传统仪器毂套种功能，大大突破了传统仪器在数据处理、显示、传送、存储等方面的限制，使用户可隧方便攘辩仪器这行维护、扩震霹舞缓。穗声逶遗发努静黼影赛繇来操幸筝痿掇仪器懿蘑板就如同操作真实仪器一样方
24、便【18】。212虚拟仪器的特点与传统仪器相比，虚拟仪器有l蔓下一些特点：l、辜塞秘壤强了砖绞仪器豹凌毙。寝撅踅器将癌号分辑、显示、存德等交建诗募机处理，充分利用了计算机强大的数据处理、传输和开发能力，使组建系统更加灵活、篱肇。2、突出“软件即是仪器(The Software is the Instrumenls)”的新概念。3、彼器功麓由用户自己定义。虚拟仪器透过提供给糟户组建自己仪器的可黧复希j用的源代码库，可以很方便地修改仪器功能和面板，给了用户一个充分发撂自己能力和想缘力的空间。4、开放豹工、韭振准。攫毅仪器貔硬黪葶羹软孛豁指定了开敖豹工监标糖，毽姥翅户可以将仪器的设计、使用和管理统到
25、虚拟仪器标准，使捺源的可重复利用率提商，功鹱荔子扩鼹，生产、维护秘开发势糟降甄。5、便于构成复杂的测试系统。虚拟仪器既可以作为测试仪器独立使用，又可以通5中北大学学位论文过高速计算机阀络构成复杂的分布式测试系统，进行远程测试、监控和故障诊断。概括起来，虚拟仪器与传统仪器的性能差别可以用表21来描述”1。表21虚拟仪器和传统仪器的比较虚拟仪器 传统仪器开发和维护费用低 开发和维护费崩高技术更新周期短(051年) 技术更新周期长(510年)软件是关键 硬件是关键开放、灵活与计算机同步，可重复用和重固定配置可崩网络联络周边各仪器 只可连有限的设备自动化、智能化、多功能、远距离传输 功能单一，操作不便
26、价格低 价格高213虚拟仪器的系统构成虚拟仪器系统包括硬件和软件两大部分。虚拟仪器中硬件的主要功能是获取真实世界中的被测信号，而软件的作用是控制实现数据采集、分析、处理、显示等功能，并将其集成为仪器操作与运行的命令环境。213。1虚拟仪器的总线标准虚拟仪器的硬件部分根据所采用总线的不同而异，主要有GPIB系统、数据采集系统、VXI系统、PXI系统和PC端口式系统以及它们之间的任意组合181171120-24 J。1、GPIB系统GPIB总线技术是在美国HP公司于1965年推出的HPIB总线基础上发展而成的，后被IEEE接受为仪器通用接口总线(并行总线)，即IEEE488总线。此系统是在计算机内
27、插入一块GPIB接口板，用GPIB电缆将带有GPlB接口的仪器与其连接起来，实现计算机对仪器的控制。GPIB总线由于其价格低廉、技术相对简单，同时目前仍有大量用户拥有带有GPIB接口的各种仪器，因此，GPIB系统至今仍拥有相当可观的市场。其不足是数据传输速率低，一般只有1M15MBs。6中北大学学位论文P_一2、数据采集系统典型的数据采集系统有四大部分组成，其框图如图21所示。通过AD变换将现场信号采集并送入计算机进行分析、处理和显示，并可通过DA转换实现反馈控制根据需要还可加入信号调理等模块。图21典型数据采集系统组成框图3、VXI系统VXI总线系统是一种模块化的仪器系统平台，它是标准工业微
28、机总线VMEbus在仪器领域中的扩展(VMEbus eXtensionforinstrumentation)。自1987年提出VXI技术规范以来，VXI技术取得了迅速的发展，在国际自动测试系统领域得到了普遍的认可，并成为电子测量仪器技术发展的一个主要方向。VXl规范于1993年被正式接纳为IEEEll55标准。现在，世界上已有几百家厂商和公司生产近1300种的VXI产品，真正成为多供应商的丌放的：业标准产品。4、P系统PXI(PCI eXtension for Instrumentation)系统是PCI总线扩展到仪器方面而推出的以Pc机基础的高性能低价位的模块化仪器系统，是一种新的虚拟仪器平
29、台。1997年10月，美国NI公司公布了PXI模块化系统的技术规范。PXI继承了PCI总线适合高速数据传输的优点，支持32位或64位数据传输，最高数据传输速率可达132MBps或528MBps；也继承了CompactPCI规范的一些优点，这些优点使得PXI系统体积小，町靠性高、适合于台式、机架式或便携式等多种场合应用。5、PC端口LPT并行口式、USB口式和1394口式系统最新发展的一系列可连接到PC机的各种端口如LPT并行口、USB口和1394口的测试装置，它们把硬件集成在一个采集盒或一个探头上，软件装在PC机上，通常可完成各种虚拟仪器的功能。它们的最大好处是可以与笔记本计算机相连，方便野外
30、作业。又可与台式PC机和工控机相连，实现台式和便携式两用，非常方便。特别是USB口和7 !些盔堂堂垡鲨塞_-_H_w_一一一1394口由十传输速度快、可以热拔插、联机使用方便，很有发展前途，将成为未来虚拟仪嚣有臣大发展前祭和广泛市场酶主流平台。2132虚拟仪器灼软件开发系统给定计算枧的运算能力和必要瓣仪器硬件之屠，构造张使用寝拟仪器盼关捷在于运用软件。这是因为成用软件为用户构造或使用虚拟仪器提供了集成开发环境，高水平的仪器溪昝竣邂秘曩芦l菝翟。虚援仪器较臀黥藩次绥褥舞銎22繇示涮I。强2。2瑾接致嚣屡次结椽l、VISA(Virtual lnstnmaentation Software Arch
31、itecture)库实质上就是标准的I(3遗数藤及其襁关烧范熬慈称，它驻鹜在诗葬橇系统之中执行仪器惑线瓣特殊功箍，是计算机与仪器之间的软件层连接，以实现对仪器的程控。它对于仪器驱动程序设计开发静来说蔼一个个可调用的操作函数集。2、驰动程序每个仪器模块都有自己豹仪器驱动稷序，仪器厂商以源代弼或动态连接库的形式提供非用户。3、软传开发平台建越纹器较赞开发乎套怒痘拟仪器技术瓣重要缀藏部分，软件开发平台的水平在很大程度上代表了虚拟仪器的水平。随着计算机技术和软件技术的飞速发震，各耱专建仪器开发系统熬功能镌越来慈强大程完善。一般蠢言，嚣前露爝静可视化编程语言VC+、VB等都可以用做虚拟仪器软件开发环境，
32、但是虑拟仪器软件开笈环境烹簧是面向测试工程师丽非专业程序员，因此首先冀编程必须简举、易于理解和修改；其次，它必须具有强大的人机交互界面设计能力，易于实现各种复杂的仪器西板；另外，它还必颂具有数据可视化分析能力，提供丰富的仪器和总线接F】硬件驱动程序。以NJ公司的LabVIEW粒|P公司豹差p-VEE海伐表黝凝一代毽黪亿绽程语者环境8中北大学学位论文是目前开发虚拟仪器最佳的软件平台。与传统编程语言相比，图形化编程谬言1的主攫特点能括：系统提供各糖测试、控制和数据分辑功能模块；编禚过程就是设计和定义程序流稷图，通过连接代裳各种功能模块的图标来建立矮薅熬庞题程序；继承了传统编程语言中结构化和模块化的
33、编程优点；麦纹爨穰羧嚣蔽设计、数据莓褫纯分螽疆雾睾了译多专fj_I爨羲对象，麓讫了系统开发，缩短了开发周期；通过成熟的计算机阏络技术，可将针对不简潞控任务酌仪器与设餐连接成个分甫式虚拟仪器系统，从耐避免了系统功能重复所造成的浪费。综上所述，虚拟仪器怒计算机技术、仪器技术、测量技术、软件等技术的完美缩合，宅已被惫寒惑多弱技寒夫氮瞬接受，或为当今溺量测试领域中鹳一支重要媳力量。2、14虚拟仪器的发展趋瓣美国国家仪器公司(NI)是虚拟仪器的创始人，公司总裁CEO JamesTruchard博士在美鬻褥党萨新举行的垒球虚叛仪器盛会上提出了一个全新的概念；软件稔是仪器。住说：“我们开创的虚拟仪器充满了滔
34、力，伴随着整个N1软件平台的创新设计，我们看到了软件已经成为真正的仪器。我们下一步策略是利糟强大ii!f灵活的软件使硬件消失，它将与壹躞豹测量嫒孛玉缝地集成起。”这表织，软件的重要性澄经超过了硬件，趣时说明软件是未来测试仪器发展的方向口州。2。2整嚣豫编程谖客L8瞵l潍221 LabVIEW简介LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是基于图形化编程语言的开发环境，怒种强有力的虚拟仪器开发工疑，由NI公司于1986年开发，主要用予仪器控划、数攥采集、数据分瓣、数援是示答领域。LabVIEW与传统的编程语言最大的区别
35、是：传统编程语言是文本语苦，而LabVIEW怒藿形诧语言，经爱饕鬻澎象嚣登竣工鼹藏酝熟悉夔各耱踅标、菠镪、野关9中北大学学位论文一等的图形界面，同时也提供与传统文本语言(如C语言)的接口，增强了LabVIEW的整体功能f51f2”。另外，LabVIEW也拥有大量由NI公司和第三方公司提供的非常实用的软件，如Applicafion BuilderO书将程序生成可执行文件)、SQLTooLkt(用于与本地或远程数据库相连)、信号处理套件(Signal Processing Suite)(提供给了用户信号处理的功能和高级的数字信号处理工具)、图像处理工具(Image Processing)(该图像处
36、理软件可以提供图像处理功能和机器视学功能，它包括400多个图像函数和交互式的图像处理窗口。图像可以是一维、二维或者三维。它们结合起来，可以给工厂计算机控制的机器提供视觉，对产品的位置、尺寸、标识符和质量做出精确判断)，还可以调用其他软件编写的程序(如C、Matlab等)【2 81。222 LabV JEw的组成以及特点用LabVIEW编制的程序称为虚拟仪器，简称VI，因为程序的外观和操作方式都与诸如示波器、万用表等实物仪器类似。每一个LabVIEW程序(VI)通过应用库函数来处理用户界面的数据输入或其它形式的数据输入，并显示该信息或将其传输给其它文件或计算机。一个vI由三个部分组成：前面板(f
37、ront panel)、程序框图(或流程图)(DiagramProgramme)和图标健接器(1conTerminal)。前面板是LabVIEWVI的图形化用户界面，即仪器的虚拟面板。此界面包括控制对象(Controls)和显示对象(Indicators)，即Vl程序交互式的输入输出端口。Controls包括旋钮、开关等输入控件，模拟仪器的输入装置，将数据送给vI程序的流程框图；Indicators包括图表、LED等显示器件，模拟仪器的输出装置，显示流程框图中获得或生成的数据。在完成前面板的创建之后，就可以添加图形化函数代码以控制前面板上的对象，这些图形化源代码就构成了程序框图。框图程序由端口
38、、节点、图框和连线构成。其中，端口是前面板对象在程序框图中的表现形式，用来在前面板和程序框图之间传递数据；节点用来实现函数和功能调用；图框用来实现结构化命令；连线连接程序框图中的控制对象端口、显示对象端口、函数和结构的节点。图标连接器用来定义一个vl，它既可以作为主程序，又可以被其它程序调用。被10中j大学学位涂文其它程序调用的vI称为予VI(SubVl)。这样一束，我们可以把个任务分解成系列的予任务，每个子任务还可以进一步分解成许多曼低一级的子任务，直到把一个复杂的任务分鳃为许多子任务的缀合。黄先设裁晦个予薹务，然后将其缀台成鼓终能鳃决翊题的程序。LabVIEW具骞戳下懿点【27辩l；(1)
39、图形化的仪器编程环境：它使用“所见即所得”的可视化技术建立人机界面，俊蕊大多数工程筛所熬悉游数据流程餮式翡语言缭写程穿，被誉为“工释，蒂和科学家酶语言”。(2)内置的程序编泽器，使运行速度加快。(3)灵活的程彦调试手段，可以在源代码中没嚣断点，单步运行，在数据漉上设簧探针，加亮执行。其中最具特色的是“加亮执行”和“设置探针”，前者用j：跟踪程彦运行过程中懿数据瀛，惹者矮予在程露运行过鼹孛在线显示数据篷。(4)LabVIEW提供了从底层VXI、GPIB、串口及数据采集板的控制子程序到大量鹣仪器驱动程序，簸基本静功麓隧数赘离缓分析痒，涵箍了仪器设计中尼乎繇需要髂函数。(5)支持多种系统平台，平台之
40、间的程序可以直接避行移禳。(6)提供CLF(Call Library Function)功能靼CIN(Code interface Node)功能，可以直接调用其它软件平台编译的模块。(7)支持TCPSP、DDE等功能。23本章小结本章酋先介绍了仪器与测试技术的发展概况，然后详细介绍了虚拟仪器的概念、特点和虚掀仪器系统的构成，重点LabVIEW的概念和特点。ll中j大攀学拉论文3。超声羧测方法3，超声检测理论超声波瓣特点燕传播髓藿大，方淘谴好，遥巍竣陷辩会产生器琵反瓣袋声速帮链量衰减的变化。利用这些特性达到检测缺陷的目的，常用的方法如下：3。11按豫灌分类、穿透法：也称透射法，由发射探头发射的
41、超声波通过被测工件后被接收探头接收，杰此过程中擐援超声被秧陷教瓣、爱龛雩、遮拦等孳|起|；孽襄疆程发援测工孛髦豹疑麓。当存在缺陷时，部分声能被反射，接收探头接收到较弱信母或无傣号。穿遴法分为脉冲液穿透法稻连续滚穿透法，在实舔旋舔中受多采鬻弥狰渡。可露予检测气毳含量，分层等缺陷。二、脉冲回波法：邵躲i币反射法，是将超声波缀动持续时间报短的超声波脉冲射久被检体，剥用被捡俗底面或内部缺焰的反射回波探测反射源的位置和大小的方法。可以分成缺陷回波法、底面回波高度法、底面多次回波法。挟赡豳波法是发麓法瓣基本方法，底嚣嚣波法经零终为一耪辘助手段，嚣台缺疆强波法发现浆些倾斜的和密集的缺陷。底面移次回波法主要用
42、于厚度不大的、形状简单、探溺嚣与赢箍平行瓣试串搽侮。可用于检测气孔含量、分层、疏松、裂纹、夹杂，而且能对缺陷定位。三、超声频谱法：遥遵对超声波频谱翰分析来潮断被检测材料内部质麓。可霜于定量地检测粘接强度。四、越声测速法：原瑷是利用被检测材料内部缺陷对弹性波传播速度的影响和由于缺陷疼在弓|起弹性波健搔路程豹变伍寒捡溅越料蠹郫质量黪。可瑗子捡测裂纹、分层。五、共振法：若声波(频率可调的连续波)在被检工件内传播，当试件的厚魔为超声波戆半波长或半波长匏夔数倍，寝予入射秘爱象瓣穗位穗露，鄹弓|莛共攘，困蠢仪器可驻示出共振频率点，用桐邻的两个共振频率之差算出试件厚度。共振法常舁j于试件测中靶大学学短谂文厚
43、12911301。312按波形分类纵波法：使用盥探头发射纵波，进行探伤。同时也称垂直法。主要用于铸造、锻压、裁榜及箕麓瑟魏搽伤。奁瓣分矮中镑撵糖，墩波速凄大予其它波形藜遮浚，穿逡戆力强，晶界反射的敏感性较灌。横波法：将缀波遥遥横涣、隶辞介质颓斜入瓣至试件探溺面，稍甭滚形转换褥到搂波进行探伤，同时也称斜射法。主要用于管材、烬缝的探伤。表面波法：使用表面波进行探伤的方法。主癸用于表面光滑的试件。Lamb波(扳波)：主要翅于薄板、薄壁管等麓攀试件，阉对Lamb波可以测量薄型非金属材料秭向异性特性。3。+3按攥头数爨分类孽探头法、被搽头法秘多探头法，箕中毅探头法又分淹莠两式、交叉式、￥餮率剜式、K型帛
44、列式和串列式。314按探头接触方式分类l、氨接接触法：宜接接触法溪求探伤的试件搛测面光洁度较高。2、滚浸法：将摄头稳王争浸予农中懿方法，蓉爰求终藕合裁，弱舔为承浸法。我方法适应于表面糨糙的试件，探头也不易磨损，耦合稳定，探测缡果重复性好，便于实瑷舀动讫搽伤。涟浸渣又分为：浸浚式帮弱舔隶澄法，弱舔东浸法又分为：绩液式、遥水式、满澈式29】【30】。3。2超鸯探头的种类稿缭梅3，21探头的弛类超声波搽臻中起于被搽工件款形姣寝携矮，探镌豹銎鹃、搽俊戆条件不疑，戮褥镬用各种不同形式的探头。越声探头按不同的归纳方式可以进行不同的分类，一般的分类方式蠢以下咒耱。13中北大学学应论文l、按波型分类：按照在被
45、探工件中产生的波型可分为纵波探头、横波探头，板波(兰姆波)探头和表面波探头。2、按入射波束方向分类：按入射波束方向可分为直探头和斜探头。前者入射波束与被探：【：件表面垂直，后者入射波束与被探工件表面成一定的角度。3、按耦合方式分类：按照探头与被探工件表面的耦合方式可分为直接接触式探头和液浸式探头前者通过薄层耦合剂与工件表面直接接触，后者与工件表面之问有一定厚度的液层。4、按晶片数目分类：按照探头中压电晶片的数目可分为单晶探头，双晶探头和多晶片探头。5、按声束形状分类：按照超声声束的集聚与否可分为聚焦探头和非聚焦探头。6、按频谱分类：按照超声波频谱可分为宽频带探头和窄频带探头。3 22探头的结构
46、超声波探伤中常用的探头主要有直探头，斜探头，表面波探头，双晶探头，水浸探头和聚焦探头等。1、直探头：波束垂直于被探工件表面入射的探头称为直探头它用来发射和接收纵波，一般用于手工操作接触法探伤，既适宜于单探头反射法，也适宜于双探头穿透法。直探头由压电晶片、阻尼块(吸收块)、高频及地线、保护膜和壳体等基本元件组成。2、斜探头：利用声楔块使声束倾斜于工件表面射入工件的探头，依入射角的不同，可在工件中产生纵波、横波和表面波，也可在薄板中产生板波。它主要由压电晶片、透声楔块、吸声材料和壳体等组成。33探头的选择超声波探伤中，超声波的发射和接收都是通过探头来实现的。探头的种类很多，结构型式也不一样。探伤前
47、应根据被探对象的形状、衰减和技术要求来选择探头。探头的选择包括探头形式、频率和晶片尺寸的选择等。14中北大学学位论文331探头型式的选择常用的探头型式有直探头、斜探头(横波)、表面波探头、双晶(分割)探头等，一般根据工件的形状和可能出现缺陷的部位、方向等条件来选择探头的裂式，使声束轴线尽量与缺陷垂直。直探头只能发射和接收纵波，波束轴线垂直于探测面，主要用于探测与探测面平行的缺陷，如锻件、钢板中的夹层、折叠等缺陷。斜探头是通过波形转换来实现横波探伤的。主要用于探测与探测面垂直或成一定角度的缺陷，如焊缝中的未焊透、夹渣、未溶合等缺陷。表面波探头用于探测工件表面缺陷，双晶探头用于探测工件近表面缺陷。
48、聚焦探头用于水浸探测管材或板材。332探头频率的选择超声波探伤频率在005IOMHz之间，范围大。一般选择频率时应考虑以下因素：1、由于波的绕射，使越声波探伤灵敏度约为詈，因此提高频率，有利于发现更小的缺陷。2、频率高，脉冲宽度小，分辨力高。有利于区分相邻缺陷。3、由0。=arcsinl22兰一- 131 (31)D可知，频率高，波长短，则半扩散角小；声束指向性好，能量集中，有利于发现缺陷并对缺陷定位。4、由：堡113】4五其中：D是波源的直径； 九是波长；N是近声区长度。可知，长度大，对探伤不利。(5)由aN=C2Fd3f4【13115(32)频率高，波长短，近场区(33)中北大学学位论文_一一其中：f是超声波频率；d是晶粒直径；五是波长；F是各向异性系数；C：是常数。可知，频率增加，衰减急剧增加。由以上分析可知，频率的高低对探伤有较大的影响。频率高，灵敏度和分辨力高，指向性好，对探伤有利。但频率高，近场区长度大，衰减大，又对探伤不利。实际探
