自保护超声导波回波检测系统设计与实现

"具有自保护功能的超声导波回波检测系统的设计与实现 (2012年)" 超声导波回波检测技术在结构无损检测中扮演着重要角色，尤其是在不便设置两组换能器的场景下。本论文针对这种需求，设计了一种集成自保护功能的回波检测系统，适用于压电换能器和磁致伸缩换能器，这两种换能器在导波检测领域各有优势，但它们的电学特性差异较大，使得在Pulse-echo工作模式下实现兼容性的检测成为一个挑战。 系统设计主要包括以下几个关键组成部分： 1. 自保护电路：此电路能够在检测过程中智能识别并限制高压激励脉冲，同时允许微弱的回波信号通过，避免对检测设备造成损坏。它的特点是电路结构简洁，切换速度快，有助于提高回波信号的时间定位精度。 2. 前置放大电路：用于对初步信号进行放大，以增强回波信号的可检测性。 3. 抗混淆滤波电路：通过选择不同的截止频率，过滤掉不需要的噪声和干扰，确保信号的纯净。 4. 程控放大电路：根据需要动态调整增益，进行两级放大，适应不同强度的回波信号。 5. A/D转换电路：将经过调理的模拟信号转换为数字信号，以便于后续的数字处理和分析。 6. 控制电路：由DSP（数字信号处理器）和FPGA（现场可编程门阵列）组成，负责整个检测过程的控制和数据处理，提供良好的可扩展性。 在实际应用中，为了应对超声导波检测的长距离需求，系统采用了增大存储空间以及按中心频率分档采集的方法，这不仅可以确保信号的完整采集，还能缩短检测时间，快速获取所需时程曲线。 实验结果表明，所研制的系统能够有效地检测到两种类型换能器产生的回波信号，具有高精度和实用性，对于推动超声导波检测技术的工业化应用具有重大意义。该系统的设计理念和实现方法为未来类似的检测系统开发提供了有益的参考和借鉴。