■前言 隨著科技的進(jìn)展，基礎(chǔ)建設(shè)中對(duì)材料的需求也越來(lái)越高了。比如在高速鐵路的建設(shè)中，對(duì)鋼材的質(zhì)量要求就近乎苛刻。這樣就要求在鋼材的生產(chǎn)過(guò)程中，要在線、實(shí)時(shí)地進(jìn)行檢測(cè)。 檢測(cè)的內(nèi)容包括測(cè)厚與探傷。傳統(tǒng)用的設(shè)備一般采用國(guó)外進(jìn)口專用設(shè)備，具有成本高（單測(cè)試設(shè)備近人民幣1000萬(wàn)）、對(duì)生產(chǎn)線要求高（對(duì)鋼材的平整度、準(zhǔn)直度的要求很高）等缺點(diǎn)，無(wú)法得到大量應(yīng)用。 本文闡述了如何利用ADLINK PCI-9820高速采集卡完成鋼材在線檢測(cè)。 ■系統(tǒng)構(gòu)成 系統(tǒng)基于PIV工控機(jī)，采集卡選用ADLINK公司的PCI-9820高速采集卡。這塊卡有2個(gè)模擬量輸入通道，可以以65MS/s同步采集輸入信號(hào)。分辨率14bit，可以提供足夠的動(dòng)態(tài)范圍。板卡512MB采樣內(nèi)存，可以存貯相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)。 [ALIGN=CENTER] 圖一、PCI-9820圖片 圖二、PCI-9820系統(tǒng)框圖[/ALIGN] 1. 采樣頻率 超聲在鋼材中的傳輸速度為5900m/s，而系統(tǒng)總體指標(biāo)要求距離分辨率優(yōu)于0.1mm。若以PCI-9820兩路同步最大采樣速率60MS/s計(jì)算，則距離分辨率為0.098mm。滿足系統(tǒng)要求。 實(shí)際應(yīng)用中，采用10MHz超聲波發(fā)射，通過(guò)對(duì)超聲的回聲信號(hào)進(jìn)行采集進(jìn)行判斷。 [ALIGN=CENTER] 圖三、超聲探頭示意圖[/ALIGN] 2. 通道數(shù) 生產(chǎn)的鋼材為一定寬度的鋼板。在生產(chǎn)過(guò)程中為了滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，需要使用64個(gè)傳感器同時(shí)測(cè)量。衡量了速度與成本之后，決定采用8塊PCI-9820，也就是說(shuō)，16CH同時(shí)采集。64個(gè)傳感器分成4組，每組16CH，在外部做切換電路進(jìn)行切換。 [ALIGN=CENTER] 圖四、共64CH，分成4組，每組16CH[/ALIGN] 3. 采集方式 鋼材的生產(chǎn)速度為1m/s到10m/s不等。為了保證在鋼材生產(chǎn)過(guò)程中檢測(cè)足夠多的點(diǎn)，要求每0.5ms采集一組數(shù)據(jù)。這就對(duì)PCI-9820的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間有很高的要求。實(shí)際上之前該客戶也曾用過(guò)本地一家企業(yè)生產(chǎn)的高速A/D卡，最后因?yàn)閭鬏敃r(shí)間過(guò)長(zhǎng)而無(wú)法滿足要求。 PCI-9820采用大容量板上采樣內(nèi)存（128MB / 512MB）存儲(chǔ)采樣數(shù)據(jù)，待采樣結(jié)束后采用Bus Mastering DMA的方式將采樣數(shù)據(jù)傳到系統(tǒng)內(nèi)存。整個(gè)過(guò)程時(shí)間很短。另外PCI-9820的驅(qū)動(dòng)專為這種應(yīng)用提供了“Re-Start”功能，即采樣一旦結(jié)束后立即重新按預(yù)定好的采樣頻率、采樣長(zhǎng)度重新開(kāi)始采樣，而不必重新用軟件命令啟動(dòng)采樣，這樣大大減少了系統(tǒng)死區(qū)，提高了采樣效率。 4. 觸發(fā)方式 示意圖中，傳感器與鋼材是直接接觸的。實(shí)際的應(yīng)用中并非如此，傳感器與鋼材間有一層耦合劑，耦合劑的厚度隨檢測(cè)鋼材的不同而變化。可以想見(jiàn)，在實(shí)際測(cè)量中，如果以超聲發(fā)射使能信號(hào)（TXE）為觸發(fā)信號(hào)的話，觸發(fā)后有相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間的信號(hào)是無(wú)用信號(hào)，如果把這些信號(hào)全部采集的話，會(huì)大大浪費(fèi)資源（內(nèi)存、傳輸時(shí)間等）。 PCI-9820提供靈活的觸發(fā)方式，在這種應(yīng)用中采用后觸發(fā)（Post Trigger），當(dāng)觸發(fā)事件（比如TXE的上升沿）來(lái)了以后，板卡延遲M個(gè)采樣周期后開(kāi)始采集，這樣可以方便地把超聲經(jīng)過(guò)耦合劑的時(shí)間去掉，大大提高系統(tǒng)效率。 [ALIGN=CENTER] 圖五、PCI-9820的觸發(fā)方式[/ALIGN] ■結(jié)論 目前該客戶利用PCI-7300A研制的新一代全計(jì)算機(jī)B超設(shè)備已投入使用，用戶普遍反應(yīng)圖像清晰、操作易用，性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。有多家B超設(shè)備廠商已在與該客戶商洽OEM/ODM事宜