基于LabVIEW的電磁渦流阻抗信號的分析與顯示

基于LabVIEW的電磁渦流阻抗信號的分析與顯示基于LabVIEW的電磁渦流阻抗信號的分析與顯示摘要電磁渦流檢測方法是無損檢測的主要方法之一，用于檢測導(dǎo)電性材料，無需耦合，檢測起來十分方便并能節(jié)省時間。本人的畢業(yè)設(shè)計是與另外一個同學(xué)合作設(shè)計出一個六組差分探頭的電磁渦流探傷儀器。本人的主要任務(wù)是軟件部分，即利用LabVIEW設(shè)計出一套可用于六組差分探頭電磁渦流探傷儀器的信號的分析與顯示的程序。本次畢業(yè)設(shè)計的探頭部分將使用六組電感線圈和ADG508ACJZ多路復(fù)用芯片以及AD620放大芯片構(gòu)成一個六組差分探頭，其中AD620放大芯片做前置放大器；之后利用MFLI鎖相放大器和數(shù)據(jù)采集卡進行信號的提取與A/D轉(zhuǎn)換；最后利用基于LabVIEW軟件的編程對數(shù)字信號進行分析與顯示。關(guān)鍵詞：虛擬儀器；LabVIEW；差分探頭；渦流檢測AnalysisandDisplayofElectromagneticEddyCurrentImpedanceSignalbasedonLabVIEWAbstractElectromagneticeddycurrenttestingisoneofthemainmethodsofnondestructivetesting.Itisusedtodetectconductivematerialswithoutcoupling.Itisveryconvenientandcansavetime.Mygraduationprojectistodesignanelectromagneticeddycurrentflawdetectioninstrumentwithsixgroupsofdifferentialprobesincooperationwithanotherstudent.Mymaintaskisthesoftwarepart,thatis,usingLabVIEWtodesignasetofprogramsthatcanbeusedtoanalyzeanddisplaythesignalsofsixgroupsofdifferentialprobeelectromagneticeddycurrentinspectioninstruments.Theprobepartofthisgraduationprojectwillusesixgroupsofinductancecoils,ADG508ACJZmultiplexingchipandAD620amplifierchiptoformasixgroupsofdifferentialprobes,inwhichtheAD620amplifierchipisusedasapreamplifier.Afterthat,MFLIphase-lockedamplifieranddataacquisitioncardareusedtoextractandA/Dconvertsignals.Finally,theprogrambasedonLabVIEWsoftwareisusedtoanalyzeanddisplaythedigitalsignal.Keywords:Virtualinstruments;LabVIEW;Differentialprobe;Eddycurrenttesting目錄TOC\o"1-3"\h\u300891前言 前言1.1電磁渦流檢測介紹電磁渦流檢測無損檢測五大常規(guī)檢測方法方法之一，與其他檢測方法相比，電磁渦流檢測可以不接觸物體表面而對其進行檢測，是一種非接觸式的檢測方式，其利用的原理是電渦流效應(yīng)。電渦流效應(yīng)是指當(dāng)傳感線圈中通有交變電流時，會在傳感線圈周圍產(chǎn)生一個交變磁場，當(dāng)傳感線圈靠近被測工件時，會使被測工件內(nèi)部產(chǎn)生電渦流，電渦流也將產(chǎn)生一個與傳感線圈磁場方向相反的新磁場，從而反過來影響傳感線圈，使傳感線圈電感量、阻抗等發(fā)生變化。因此，當(dāng)被測工件表面或者內(nèi)部有缺陷時，將會引起工件的電阻率、磁導(dǎo)率發(fā)生變化，從而使傳感線圈的阻抗發(fā)生變化，通過測量傳感線圈的阻抗的變化就能得知被測工件是否有缺陷。按需要檢測的工件的形狀不同，可以使用不同形式的線圈,通常有探頭式線圈、插入式線圈和穿過式線圈3種形式的線圈。探頭式線圈方便用于對工件進行局部探測，將探頭式線圈放置在金屬板或弧度大的管上即可，可用于檢查飛機渦輪發(fā)動機葉片上的疲勞裂紋；插入式線圈也叫內(nèi)部探頭，常用插入式線圈檢測各種管道內(nèi)壁的腐蝕程度等；穿過式線圈常用來檢測管材外壁、棒材和線材等，使用時將被測工件按穩(wěn)定的速度通過線圈。渦流法主要用來檢測生產(chǎn)線上的金屬管、棒、線以及大批量的零件如軸承鋼球、汽門等，也可用來測量涂膜和鍍層的厚度。渦流檢測既有優(yōu)點又有缺點。優(yōu)點是渦流檢測檢測工件時不需要接觸工件，操作起來干凈方便，易于自動化，同時對表面缺陷也比較敏感，用于檢測表面缺陷相當(dāng)合適；但是電磁渦流檢測只能夠檢測導(dǎo)體，且對比較深的缺陷很不敏感，使得渦流檢測具有一定的局限性。1.2本課題國內(nèi)外現(xiàn)狀及對所研究問題的認識渦流檢測作為一種方便快速的檢測方法，被現(xiàn)代工業(yè)廣泛應(yīng)用，尤其在航空等領(lǐng)域。隨著工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)代科技的廣泛應(yīng)用，使得多數(shù)檢測工作都需要在線檢測，智能性渦流檢測儀，是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的必然產(chǎn)物。信息技術(shù)、計算機技術(shù)的快速發(fā)展，使得很多虛擬產(chǎn)物得以發(fā)展，各種虛擬語言、軟件被應(yīng)用于各種地方，虛擬儀器也是在這種環(huán)境下誕生的。虛擬儀器可以使用計算機的顯示功能模擬出傳統(tǒng)儀器的顯示面板，同時虛擬儀器可以運用各種軟件功能來實現(xiàn)對下位機硬件的控制，節(jié)約了成本，也省去了制造硬件所需要的開支。LabVIEW是由美國儀器（NI）公司開發(fā)的圖形化程序開發(fā)環(huán)境。像C語言一樣，LabVIEW也有一個可以完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫，是通用的編程系統(tǒng)。LabVIEW的函數(shù)庫包括串口控制，GPIB，數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲。本次畢業(yè)設(shè)計就是要利用計算機、LabVIEW虛擬儀器平臺以及數(shù)據(jù)采集卡建立一套多探頭電磁渦流檢測系統(tǒng)。1.3本次畢業(yè)設(shè)計的目的本人的畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計出一套程序，能夠?qū)崿F(xiàn)對電磁渦流阻抗信號的分析與顯示。本次畢業(yè)設(shè)計的六差分探頭由六祖電感線圈和ADG508ACJZ多路復(fù)用芯片以及AD620放大芯片構(gòu)成，然后使用MFL鎖相放大器將從探頭接收到的混有噪音的缺陷信號提取出來，之后使用數(shù)據(jù)采集卡將缺陷的模擬信號轉(zhuǎn)換為缺陷的數(shù)字信號，最后利用LabVIEW編寫一套能夠?qū)θ毕莸臄?shù)字信號進行分析和顯示的程序。2本設(shè)計2.1探頭部分本次畢業(yè)設(shè)計打算做一個擁有六差分探頭的電磁渦流儀器，主要用到的材料為：ADG508ACJZ多路復(fù)用芯片、AD620放大芯片、12個帶有磁芯的電感線圈、若干電容、電阻以及細電線、電路板一個等。2.1.1交流電橋設(shè)計渦流檢測線圈可以接成各種電橋模式，電橋式渦流探頭一般采用雙線圈模式，對稱接著電橋電路中，電橋電路一端與激勵電壓U相連，一端與地相連，電橋中部的A、C兩點為輸出電壓端。（如圖1.1所示）圖1.1交流電橋由圖可知輸出電壓Uo大小為A、C兩點的電壓差，于是可得：（式1.1）設(shè)兩個100歐姆的電阻阻抗大小為Z，兩個電感阻抗大小分別為Za和Zc；便可得:（式1.2）由此可見，當(dāng)時，Uo便與Uc相等，輸出電壓Uo便等于零。當(dāng)我們制作探頭時，用12個型號一模一樣的工字形帶磁芯探頭，便可在硬件上大致達成此條件。當(dāng)然，材料不可能會精細到一模一樣，這時需用軟件使得探頭信號輸出為0（此原理軟件部分會詳細講到）。2.1.2多路復(fù)用芯片由于本次設(shè)計為六探頭電磁渦流檢測儀器，因此為了更好的控制六個探頭工作，本次畢業(yè)設(shè)計用到了DG508ACJZ多路復(fù)用芯片（如圖1.2所示）。此芯片有16個引腳：其中A0、A1、A2為選位端，En端為高電平時有效，例如當(dāng)En、A0、A1、A2為1100時，代表選擇S1閉合，S2至S8斷開；V+、V-分別給+15V與-15V電壓，GND接地；D為選位端的另一端，工作簡化圖如圖1.3所示。圖1.2DG508ACJZ多路復(fù)用芯片圖1.3多路復(fù)用芯片工作簡化圖多路復(fù)用芯片的D端與橋式電路的A點（C點）相連，S1至S8這一端與電感線圈相連，便可達到用DG508ACJZ多路復(fù)用芯片控制6個探頭的目的（簡化圖如圖1.4）。圖1.4多路復(fù)用芯片與電橋的連線簡圖2.1.3AD620放大芯片AD620是可通過調(diào)節(jié)外部電阻控制放大倍數(shù)的放大芯片，此芯片共有八個引腳(如圖1.5所示）：其中Rg端接一個電阻，此電阻可控制放大倍數(shù)可控制芯片對輸入信號的放大倍數(shù)，之后會細講；-IN與+IN接輸入信號，即橋式電路A、C兩端的電路；V-與V+分別于-15V與+15V電壓相連；REF端接地；OUT端為放大后信號的輸出端，此引腳接一個500歐姆電阻后接地，電阻另一端為輸出端（電路簡化圖如圖1.6所示）。圖1.5AD620放大器芯片圖1.6AD620放大器芯片各引腳功能Rg的阻值大小與AD620放大器芯片的放大倍數(shù)成反比，通過改變Rg阻值大小，就可以改變AD620放大器芯片的放大倍數(shù)。不僅如此，Rg的值還可以確定了前級運算的跨導(dǎo)，當(dāng)Rg減小時，AD620放大器的放大倍數(shù)將會增加，對輸入三極管的跨導(dǎo)也會增加，這具有很多優(yōu)點：AD620放大器的放大倍數(shù)增大，使其開環(huán)增益也增大，從而減少了與增益有關(guān)的誤差；同時主要由芯片內(nèi)部輸入三極管集電極電流和基極電阻確定的輸入電壓噪聲也會減少。芯片內(nèi)部增益電阻R被精確為24.7K歐姆，可通過以下公式計算芯片運放增益G。(公式見式1.3）（單位為歐姆）(式1.3)本次畢業(yè)設(shè)計，使用的阻值大小為2000歐姆，可以算出芯片放大倍數(shù)為：所以本次畢業(yè)設(shè)計所用的AD620差動放大芯片放大倍數(shù)為25.7。2.1.4探頭總結(jié)論文中所設(shè)計的電磁渦流儀器探頭為絕對式點探頭，利用DG508ACJZ多路復(fù)用芯片來控制六個探頭依次工作。六個探頭采用的是橋式電路，每個探頭由兩個相同的帶有磁芯的電感線圈組成，當(dāng)沒有缺陷時，兩個線圈的阻抗相同，此時輸出電壓為零，當(dāng)有缺陷時，這種平衡將會被打破，輸出電壓將會改變，將輸出的信號在經(jīng)過AD620差動放大芯片，使缺陷信號變大，便是本次畢業(yè)設(shè)計探頭的工作原理（探頭實物圖如圖1.7）。圖1.7探頭實物圖2.2鎖相放大器在如今的物理和工程實驗室中，鎖相放大器是最被廣泛使用的通用儀器，其作用是用來測量電信號的幅值和相位，更準確來說，是用來測量特定頻率的信號的幅值和相位。例如，當(dāng)測量一個待測信號的幅值和相位時，大的信號很容易測量，示波器就可以勝任，但當(dāng)信號很微小時，待測信號會與雜波混合在一起，很難區(qū)分，這時，結(jié)合了時域和頻域分析技術(shù)的鎖相放大器的作用就能夠表現(xiàn)出來。當(dāng)鎖相放大器工作時，鎖相放大器接會接收帶有由電源引起的噪音的待測輸入信號和參考信號，參考信號的頻率與待測輸入信號頻率相同。根據(jù)傅里葉理論，可以將帶有噪音的待測輸入信號看成是無數(shù)個正弦信號和余弦信號的和，則可以認為帶有噪音的待測輸入信號為：首先鎖相放大器會選擇參考信號附近的濾波帶寬內(nèi)的信號，對其他頻率的信號即噪音進行過濾。因為待測輸入信號與參考信號頻率相同，因此留下的正是我們需要的待測輸入信號，設(shè)待測輸入信號為：；參考信號為：；之后鎖相放大器會將待測輸入信號與參考信號送入混頻器，在混頻器會將兩路信號相乘。將與相乘，即：（式2.1）其中利用的是三角函數(shù)的積化和差公式。從公式中我們可以看出，混頻之后的信號可以分為兩部分：一部分是直流信號：另一部分是頻率為原頻率兩倍的交流信號。從頻域角度來看混頻的結(jié)果就是得到了一個頻率為0的直流信號和一個頻率為原來兩倍的交流信號，然后將混頻后的信號再進行一次低通濾波就可以將高頻的交流信號去掉，得到直流信號，設(shè)這個信號為X，則。之后將與另一個信號進行混頻，此信號與參考信號的相位差90度，即：（式2.2）同樣的，進行一次低通濾波過濾掉高頻交流信號，留下直流信號，設(shè)這個信號為Y，則。之后從鎖相放大器輸出的就是X和Y兩路信號，其中X是由cosine波形混頻給出兩個傅里葉分量的一個；另一個線性獨立的傅里葉分量Y是由sine波形（即cosine相位延遲90°）混頻得出的。當(dāng)我們有了X和Y，鎖相放大器就可以計算幅值（見式2.3）和相位角（見式2.4）。幅值為：（式2.3）相位角為：（式2.4）由上面兩個公式就能夠得到待測輸入信號的幅值特性和相位特性。圖2.1鎖相放大器工作原理本次畢業(yè)設(shè)計利用鎖相放大器主要是為了提取微弱的缺陷信號，因為電腦電源等干擾，不免會出現(xiàn)噪聲，在將信號進行A/D轉(zhuǎn)換前提取缺陷信號就是用鎖相放大器的目的，之后將X和Y兩路直流分量傳入數(shù)據(jù)收集卡進行A/D轉(zhuǎn)換。下圖為本次畢設(shè)所用到的鎖相放大器的實圖。圖2.2鎖相放大器實圖2.3數(shù)據(jù)采集卡數(shù)據(jù)采集卡的主要功能就是A/D轉(zhuǎn)化，也就是模數(shù)轉(zhuǎn)化。因為電腦只能接收有限的的二進制編碼，因此就由數(shù)據(jù)采集卡來將從傳感器（六通道電感探頭)傳來的模擬信號進行采樣量化轉(zhuǎn)變?yōu)橛邢迋€有效數(shù)字的數(shù)，之后再將量化信號經(jīng)過編碼器轉(zhuǎn)化為電腦可接收的二進制信號，之后傳輸?shù)诫娔X上位機進行分析顯示。通俗來講，數(shù)據(jù)采集卡就是連接電腦與外部物理世界的重要橋梁。本次畢設(shè)用數(shù)據(jù)采集卡是為了將從鎖相放大器接收的X和Y兩路模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，傳遞到電腦端。本次畢設(shè)用到的數(shù)據(jù)采集卡實圖如下圖所示。圖3.1數(shù)據(jù)采集卡實圖接下來，介紹一下數(shù)據(jù)采集卡的原理與產(chǎn)生誤差因素。2.3.1定理采樣采樣就是利用采樣脈沖序列，從測量信號中提取出一系列的離散值，使之成為采樣信號的過程。原理就是將要輸入的模擬信號與采樣函數(shù)（周期單位脈沖序列）相乘，使模擬信號變?yōu)殡x散信號。因此對于信號采樣來說，采樣頻率的選擇非常重要，若采樣頻率過小，會導(dǎo)致采樣的間隔過大，將會導(dǎo)致離散時間序列不能夠正確的反應(yīng)輸入模擬信號的波形的特征，并且在頻域處理時還會出現(xiàn)頻率混淆現(xiàn)象，導(dǎo)致混疊；但如果采樣頻率過高，將會使采集的數(shù)據(jù)過多，數(shù)據(jù)量過大，導(dǎo)致電腦在分析這些數(shù)據(jù)時會占據(jù)更多的內(nèi)存和時間。因此采樣頻率過大過小都會造成不便之處，因此這里就有一個采樣定理，又稱香農(nóng)定理，定理規(guī)定要求采樣頻率f要大于兩倍的原始信號的最高頻率，才能使所得到的采樣序列正確的復(fù)原原始信號。當(dāng)然在實際情況中不可能無止限的提高采樣頻率，因此往往會在信號進入A/D轉(zhuǎn)化器之前先通過一個模擬低通濾波器，去除頻率過高的雜波，以此降低原始信號的最高頻率，從而降低了采樣頻率的要求；或者也可在A/D轉(zhuǎn)化器后連接一個數(shù)字式低通濾波器，低通濾波器的截至頻率通常選用信號分析中的最高頻率，將高頻雜波去除。2.3.2量化誤差量化就是將采樣信號進行舍入后使之變?yōu)橛邢迋€數(shù)字的數(shù)。量化過程也會產(chǎn)生誤差，因為信號在處理數(shù)據(jù)時，字節(jié)長度總是有限個的，字節(jié)長度越大，量化時的精準度就越高，此過程產(chǎn)生的誤差被稱為是量化誤差。2.3.3A/D轉(zhuǎn)化器的技術(shù)指標分辨率：用輸出二進制的位數(shù)表示。輸出二進制的位數(shù)越多，其量化誤差就越小，分辨力也就越好。常用的位數(shù)有8位、10位、12位、16位等。轉(zhuǎn)換速度：指轉(zhuǎn)換一次所用的時間，如1ms（1KHZ）；10ms（100KHZ）。轉(zhuǎn)換速度也快，采樣信號可用的最大頻率越大。模擬信號輸入范圍：指可轉(zhuǎn)化的信號大小的范圍，如5V、+/-5V等。2.4LabVIEW軟件部分本次畢業(yè)設(shè)計的程序時通過LabVIEW虛擬儀器平臺編程而成，LabVIEW是實驗室虛擬儀器集成環(huán)境（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench）的簡寫，是NI公司的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品。與C++等不同，LabVIEW采用的是G語言，是圖形化軟件開發(fā)集成環(huán)境，它可以把復(fù)雜繁瑣的程序用簡單易懂的圖標表示出來，被廣泛應(yīng)用。LabVIEW的功能十分強大。與其它計算機語言一樣，LabVIEW也具有龐大的函數(shù)庫，是一種通用編程系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)儲存等功能。LabVIEW用G語言編寫的程序被稱為虛擬儀器VI，分為程序框圖和前面板兩部分：程序框圖里是囊括了本工程所需的各種程序；前面板為控制與顯示部分，其外觀與真實儀器外觀類似。在前面板中，控件模擬了儀器輸入裝置并把數(shù)據(jù)提供到程序框圖中，然后數(shù)據(jù)經(jīng)過各種各樣的程序，之后再輸出到前面板的顯示控件中。本次畢業(yè)設(shè)計使用LabVIEW虛擬儀器平臺模擬了電磁渦流儀器的控制面板（如圖4.1所示），由圖可以看出本次電磁渦流檢測儀器的虛擬前面板共有7個顯示控件，其中右邊的六個分別為六個探頭的8字形電感圖，左邊那個大的顯示控件為六合一電感信號圖像。圖4.1(程序控制面板）從圖10可以看出，本顯示面板除了有7個顯示控件外，還有5個輸入控件，其作用依次為：X值增加（如圖4.2）、Y值增加（如圖4.3）、平衡控件BALANCE（如圖4.4）、刷新控件REFRESH（如圖4.5）以及停止控件STOP（如圖4.6）。圖4.2X值增加控件圖4.4Y值增加控件圖4.5平衡控件圖4.6刷新控件圖4.7停止控件由于本次軟件程序繁多，為了方便控制管理，本次畢業(yè)設(shè)計將軟件部分分為了兩部分，一部分為主要程序部分，一部分為將主要程序數(shù)據(jù)傳輸?shù)那懊姘宓倪^渡程序。接下來我會先詳細講解如何將從信息收集卡接收的信號還原并顯示，之后我會一一對應(yīng)的介紹本軟件的平衡功能以及其它功能。2.4.1對信號的還原并顯示從上文的鎖相放大器與數(shù)據(jù)收集卡我們已經(jīng)知道，傳輸?shù)诫娔XLabVIEW程序的信號有X與Y，其中X是缺陷信號被cosine信號調(diào)解出來的信號經(jīng)過數(shù)據(jù)收集卡A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號；而Y是缺陷信號被sine信號調(diào)解出來的信號經(jīng)過數(shù)據(jù)收集卡A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號。X和Y與原信號的關(guān)系在鎖相放大器部分已經(jīng)講過，現(xiàn)在需要他們還原待測信號的幅值特性，此時就需要一個實部虛部至極坐標轉(zhuǎn)換函數(shù)。（如圖4.8所示）圖4.8實部虛部至極坐標轉(zhuǎn)換函數(shù)其中，也就是可以反映待測信號也就是缺陷信號的幅值大小，程序如下圖所示。圖4.9還原待測信號幅值特性程序六個探頭的程序通過一個for循環(huán)合并在一起，等六個探頭的信號都收集分析好之后將六個探頭的r通過一個合并信號函數(shù)直接傳輸?shù)讲ㄐ螆D表上，就可以觀察到六個探頭的檢測的時域信號。圖5.1還原待測信號幅值特性及顯示程序圖5.2顯示六差分探頭輸入的待測信號的幅值特性的波形圖表除了信號的時域圖，還需將缺陷信號用一種方式保存起來，因此還有一個用輸入信號X做橫坐標，輸入信號Y做縱坐標的信號分析圖，這個圖的目的是為了直觀的觀察出缺陷信號的相位信息。首先我們需要設(shè)定一定維數(shù)，也就是保存缺陷信號點數(shù)的空間大小，用一個初始化數(shù)組函數(shù)將數(shù)據(jù)全部變?yōu)榱?，之后?jīng)過一個替換數(shù)組子集函數(shù)（見圖5.3）將初始化的0替換成缺陷信號，之后將缺陷信號通過一個轉(zhuǎn)換至動態(tài)數(shù)據(jù)ExpressVI模塊（見圖5.4）將缺陷信號轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)換成可與ExpressVI配合使用的動態(tài)數(shù)據(jù)類型傳輸?shù)紼xpressXY圖進行顯示。（程序見圖5.5；顯示界面見圖5.6）圖5.3替換數(shù)組子集函數(shù)圖5.4轉(zhuǎn)換至動態(tài)數(shù)據(jù)ExpressVI模塊圖5.5待測信號保存程序圖5.6保存顯示待測信號的ExpressXY圖2.4.2控制六個探頭依次工作程序上文已經(jīng)提到，本次電磁渦流檢測儀器擁有6個探頭，這六個探頭需依次工作，完成檢測。為了能夠控制六個探頭，本次畢業(yè)設(shè)計使用了DG508ACJZ多路復(fù)用芯片（如圖1.2所示），該芯片可控制8條路線，每次可閉合一條路線，8條路線由選位端A0、A1、A2和使能端EN決定。本次設(shè)計中的六個探頭所選用的引腳依次為S5、S6、S7、S2、S3、S4（之所以這樣選擇是為了制作探頭時連線方便），相當(dāng)與要使EN端一直置于高電平，A2、A1、A0依次為100、101、110、001、010、011，循環(huán)往復(fù)，使得6個探頭依次工作。圖1.2DG508ACJZ多路復(fù)用芯片控制6個探頭工作的軟件程序由一個For循環(huán)加一個平鋪結(jié)果構(gòu)成，其中For循環(huán)標明為6次循環(huán)，每一次循環(huán)都代表著一個探頭，左下角的i表明為循環(huán)的次數(shù)，第一次循環(huán)時，可以看出EN、A2、A1、A0依次為1100，也就是S5閉合，即第一個探頭工作，這樣依次循環(huán)下去，直到六個探頭都工作，然后繼續(xù)下一次循環(huán)（程序如下圖所示）。圖5.7控制第一個探頭工作程序圖5.8控制第二個探頭工作程序圖5.9控制第三個探頭工作程序圖6.1控制第五個探頭工作程序圖6.2控制第五個探頭工作程序圖6.3控制第六個探頭工作程序從上圖可以看出，選址數(shù)據(jù)輸入到下位機后延遲了5毫秒，這才從下位機接收反饋信號上來，這是因為數(shù)據(jù)采集卡在進行命令接收和執(zhí)行時會需要一定的時間，5毫秒這是為了等這一時間，使軟件與硬件同步。若是沒有這5毫秒的時間，從Analoginput輸入的信號將會是上一個探頭的信號，到了空間頁面，顯示就會發(fā)生差錯。2.1.3平衡功能平衡是每次檢測前都要做的事情，前文講過該電磁渦流檢測儀器的每個探頭都是由兩個一模一樣的帶磁芯電感線圈構(gòu)成，其工作原理用了電橋電路的原理：兩個一模一樣的線圈在同一塊工件上沒有缺陷地方時，線圈中的阻抗大小也會相同，使得輸出電壓為0，當(dāng)遇到缺陷時，會打破這種平衡，使兩個電感線圈的阻抗值不同，就會輸出不為0的信號。但是世界上沒有完全一模一樣的東西，更別說普通的電感線圈，加上該探頭為手工制作，精確度并不高，因此不能在硬件上讓其輸出信號一開始為0，所以便使用軟件使其檢測工件時在沒有缺陷的位置信號輸出為0。平衡系統(tǒng)軟件由一個條件結(jié)構(gòu)構(gòu)成，分為假條件下執(zhí)行的程序（見圖6.4）與在真條件下執(zhí)行的程序（見圖6.5），其控件位置如圖6.6所示。圖6.4假條件下執(zhí)行的程序圖6.5真條件下執(zhí)行的程序圖6.6平衡控件位置使用本電磁渦流檢測儀器檢測前，先將探頭平放在被檢工件無缺陷處，在沒有按BALANCE布爾控件之前，該程序是在假的程序框圖中運行的（如圖6.4），當(dāng)按了BALANCE布爾器件之后，使得布爾器件變?yōu)檎?。布爾器件變?yōu)檎鏁r，使得程序框圖中的布爾表現(xiàn)為真，通過一個局部變量將真常量輸入到主程序框圖中，真常量會與假常量相比較，經(jīng)過一個比較函數(shù)（如圖6.7），F(xiàn)代表為假，與真相比，自然不等于為真，比較函數(shù)會輸出一個真常量輸入到條件結(jié)構(gòu)選擇器中，使得條件結(jié)構(gòu)執(zhí)行真條件下的程序（過程見圖6.8）。圖6.7比較函數(shù)圖6.8軟件平衡功能執(zhí)行過程在真條件下的程序（如圖6.5），目的是為了收集一次探頭在被檢工件無缺陷處的信號，這樣，當(dāng)前面板的BALANCE控件再次回到原處時，和真常量傳遞的原理一樣，會將假的信號輸入條件結(jié)構(gòu)的選擇器中，使條件結(jié)構(gòu)執(zhí)行假條件下的程序。在假條件下的程序，會繼續(xù)輸入探頭在被檢工件相同無缺陷處的信號，與在真的條件下輸入的信號相同，此時用減函數(shù)使兩者相減（見圖6.9），便可使輸出為0，從而達到平衡目的。圖6.9平衡過程的減函數(shù)2.1.4放大信號功能電磁渦流儀器在進行檢測工件時，遇到深度寬度不同的缺陷，所反饋的信號大小也各不相同為了能夠方便控制缺陷信號，使之在前面板上適當(dāng)?shù)娘@示出來，便需要信號大小調(diào)節(jié)功能。該功能按件分為X值增加控件XGAIN與Y值增加控件YGAIN（如圖7.1）,這兩個控件可以通過調(diào)節(jié)表針所指的數(shù)值來控制信號的放大倍數(shù)。圖7.1信號放大控件位置當(dāng)改變指針所指的數(shù)值時，該控件會向程序框圖輸入一個數(shù)值，通過一個共享變量輸入到主程序中（過程見圖7.2），在主程序中將使用一個乘法運算使該數(shù)值與信號輸入的數(shù)值相乘，達到擴大信號的目的。圖7.2信號放大過程2.1.5刷新功能刷新功能的控件如圖7.3所示，當(dāng)該布爾原件轉(zhuǎn)換為真時，會向程序框圖內(nèi)輸入一個真常量，過程見圖7.4。圖7.3刷新功能控件位置圖7.4刷新程序執(zhí)行過程之后該真常量會經(jīng)過一個或語句（或語句：輸入值兩個都為假，輸出為假，其中一個為真則輸出為真），使或語句向while循環(huán)的條件接線端輸入真，使while循環(huán)停止，再次將REFRESH布爾控件復(fù)位時，重新開始循環(huán)。這個功能可以確保保存缺陷信號的ExpressXY圖（如圖5.6所示）內(nèi)存位置不會被填滿，當(dāng)位置填滿時，即使沒有刷新控件按下，它也會自動刷新。如圖41中的循環(huán)次數(shù)i，當(dāng)循環(huán)次數(shù)i的值大于了DISPLAYPOINTS所輸入的數(shù)組大小，一樣會向或語句輸入一個真，使得while循環(huán)停止。2.1.6暫停功能該功能的布爾器件位置如圖42所示，按下該按件時，會向程序框圖中輸入真（如圖7.5），使while循環(huán)暫停。圖7.5暫?？丶恢脠D7.6暫停軟件執(zhí)行過程3結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計利用電感線圈及DG508ACJZ多路復(fù)用芯片組成了擁有六條通路的電感探頭，用AD620放大芯片作為前置放大電路用于放大缺陷的微弱信號；之