奥氏体钢焊接缺陷检测软件设计.docx
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1、张彦奎奥氏体钢焊接缺陷检测软件设计摘要:奥氏体钢的焊缝组织会醇致超声波信号衰减强于其他材料的焊缝。粗大组织会使声波发生散射且波形易发生转换,导致假信号出现。本文采用LabVIEW平台设计了上位机超声波检测系统软件,以对奥氏体钢超声波检测信号进行分析处理及缺陷判定。Key:奥氏体钢;超声波检测;LabVIEW;模块化设计:TG441.7 : A : 1003-5168 (2019) 02-0059-04Austenitic Steel Weld Defect Detection Software DesignAbstract: Austenitic steel weld tissue can c
2、ause attenuation ofultrasonic signals stronger than welding other materials. Thicktissue will scatter sound wave and the waveform conversion occurseasily, causing false signals. In this paper, LabVIEW platform wasused to design the software of the host computer ultrasonic testingsystem to analyze an
3、d process the ultrasonic testing signal ofaustenitic steel and determine the defects.Keywords: Austenitic steel;ultrasonic testing;LabVIEW;modular design奥氏体钢具有良好的抗腐蚀能力、抗氧化能力和良好的低温韧性,通常用于比较重要的部位,但其工作环境较为恶劣。因此,必须要加强对其焊缝等缺陷的检测,从而保证设备安全工作。超声波检测是一种较为重要的检测方法,可以非破坏性地检测材料性质及内部和表面缺陷,且检测灵敏度高,检测速度快,在航空航天、桥梁等诸多
4、领域得到广泛应用。目前,超声波检测技术发展迅速,对仪器的要求也越来越高,要求检测过程智能化,操作过程傻瓜化,信号分析与处理智能化,硬件系统软件化1。硬件化仪器具有封闭、缺乏灵活性、响应慢等缺点,很难满足当前的需要。因此,硬件系统软件化成为仪器仪表领域的一个重要发展方向。由此,本文采用LabVIEW虚拟仪器平台来完成奥氏体钢焊接缺陷的软件设计。1虚拟超声波检测系统的硬件组成探头、数控放大器、发射与接收电路、USB数据采集卡、计算机等是虚拟超声波检测系统的硬件部分。探头的原理是通过压电晶片的正、逆压电效应产生超声波,超声波遇到焊缝缺陷产生回波,探头则将回波转换成电压信号。但是,电压信号很弱,因此,
5、需要将信号放大,再通过数据采集卡将信号转为数字信号,并由计算机进行分析和处理2。虚拟超声波检测系统的结构如图1所示。2虚拟超声波检测系统的软件设计本系统通过LabVIEW编程平台编写,采用Windows编程机制,使系统设计更加灵活,采用消息驱动方式来使系统运作,其人机交互功能可以使程序在运行时充分受到用户的控制。本软件采用模块化设计,各个功能模块通过主程序界面联系起来。2.1 程序总体设计在设计过程中,根据系统的总体要求,把系统分为多个模块,将各个模块集成起来,通过一个主界面来调用各个功能模块。模块化设计思路的优点是在需要添加新功能时,模块程序编写好后,只需要修改主程序即可完成功能添加,虚拟仪
6、器的扩展性得到了充分体现,也显示出了 “软件就是仪器”所带来的优越性。2.2 系统主界面设计设计程序时,先完成各个功能模块的设计,把每个功能模块做成子VI形式。在程序图中,每一级模块可以以图表形式放置,使程序的可读性增加,也使程序更易维护,程序更清晰明了,编程工作量减少3。设计系统主界面时,运用LabVIEW中的“运行时菜单”(前面板编辑菜单下)功能,菜单选项的内容设置为各功能模块,在程序运行时方便调用。通过条件结构可实现对菜单项内容的调用,条件结构中的子VI和各项菜单对应。在子VI的“子VI节点设置”对话框中选中“调用时显示前面板”和“如之前未打开则在运行后关闭”两个选项。系统主界面如图2所
7、示。此时,程序运行时选择菜单某项,则相应的子VI前面板便会弹出,子VI运行结束后便消失。要添加新功能时,在菜单项添加此功能项,然后在程序中条件结构下新添一个子框图,并添加此功能的子VI。这样就可以不用改动整块程序。子VI节点设置对话框见图3。2.3 信号预处理1 .3.1信号截取设计。截取所需要的信号往往可以提高结果的可靠性,增加数据的可信度。运用“获取波形子集函数”可以截取整个时间段波形中的一段,通过输入控件设定起始波的位置以及区间宽度。获取波形子集如图4所示。波形输入用来输入需要提取的信号;波形输出用于输出截取后的信号;起始采样/时间可以设定起始位置;持续时间用来设定区间宽度4。2 . 3
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