基于ADSP-BF531的電渦流探傷系統(tǒng)設計

摘要：電渦流檢測技術具有測量精度高、無污染等優(yōu)點，適用于對金屬微裂紋的檢測。文章設計了一款電渦流探傷系統(tǒng)，能夠進行高速采樣和連續(xù)顯示，當檢測到被測物體具有微裂紋時，能夠進行聲光報警。它是基于ADSP-BF531處理器本身的高速接口，利用高速模數(shù)轉換器進行采樣，并且結合同步動態(tài)隨機存取存儲器(SDRAM)和TFT-LCD將檢測結果清晰連續(xù)地顯示出來。本系統(tǒng)結構簡單、采樣速度快、體積小，具有廣泛的實用價值。
關鍵詞：電渦流；ADSP-BF531；SDRAM；高速采樣

0 引言
隨著現(xiàn)代物理學、材料學、微電子學和計算機技術的發(fā)展，無損檢測技術也迅猛發(fā)展起來。無損檢測技術廣泛地應用于材料、航空航天、機械、核工業(yè)等方面，幾乎遍及各個生產(chǎn)、加工及質(zhì)檢部門。常用的無損檢測技術包括超聲檢測、渦流檢測、射線檢測、磁粉檢測及滲透檢測。相比渦流檢測技術，超聲波和射線檢測需要加耦合劑，而且顯示不直觀；磁粉檢測污染環(huán)境，操作復雜；滲透法需要清洗試件，不易實現(xiàn)自動化等。渦流檢測是近年來發(fā)展較快的一種無損檢測技術， 它是以電磁感應為基礎的檢測技術，對表面開口裂紋很靈敏，在表面涂層、潮濕和水底等惡劣環(huán)境下也能開展檢測工作，具有結構簡單、靈敏度高、頻率響應特性好以及測試電路簡單等優(yōu)點， 特別適用于鋼鐵焊縫的疲勞裂紋和焊接時產(chǎn)生的表面應力裂紋的檢測。本文設計了一種電渦流探傷系統(tǒng)，它前端通過渦流傳感器采集數(shù)據(jù)，后端采用ADSP-BF5 31作為數(shù)據(jù)處理單元，然后通過TFT-LCD進行顯示，并發(fā)出報警信號。

1 電渦流探傷系統(tǒng)總體方案
電渦流探傷系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、顯示單元和報警單元組成，如圖1所示。系統(tǒng)工作時，由渦流傳感器采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過模數(shù)轉換傳送給ADSP-BF531數(shù)字信號處理器進行數(shù)據(jù)處理，將數(shù)據(jù)存儲到同步動態(tài)隨機存儲器(SDRAM)中，并且控制TFT-LCD進行數(shù)據(jù)顯示和曲線繪制。如果檢測到被測物體存在裂紋，ADSP-BF531會進行聲光指示報警。

2 硬件電路設計
2．1 數(shù)字信號處理器ADSP-BF531
ADSP-BF531是ADI公司的一款Blackfin數(shù)字信號處理器，最大時鐘頻率高達400MHz，有2個16位MAC，2個40位ALU，4個8位視頻ALU，以及1個40位移位器。并有高達148kbytes片內(nèi)存儲器，和兩個雙通道存儲器DMA控制器；系統(tǒng)外設包含一個UART口，一個SPI口，兩個串行口(SPO RTs)，四個通用時鐘定時器(三個有PWM功能)，一個實時時鐘，一個看門狗時鐘定時器， 以及一個并行外設接口。RISC式寄存器和指令模型，編程簡單，編譯環(huán)境友好，先進的調(diào)試、跟蹤和性能監(jiān)視。
電渦流探傷系統(tǒng)需要高速采樣，ADSP-BF531處理器提供2個雙通道同步串行端口(SPORT0和SPORT1)來完成串行和處理器的通信工作，SPOR T口正好可以與所選用的AD轉換器的高速串行口進行無縫連接，從而提高采樣速度。ADSP-BF531具有一個并行外設接口(PPI)，PPI包括一個專用時鐘引腳，多達3個幀同步引腳和多達16個數(shù)據(jù)引腳。輸入時鐘支持fSCLK／2MHz的并行數(shù)據(jù)傳輸率，同步信號可以被配置為輸入或輸出。 PPI支持各種通用模式和ITU-R656模式操作。PPI接口可以直接驅(qū)動TFT-LCD而無需再加額外的TFT-LCD驅(qū)動芯片，從而簡化了電路設計，降低成本。除此之外，ADSB-BF531處理器片內(nèi)還有一個獨立的存儲器DMA通道，專用于在處理器的不同存儲空間，包括外部的SDRAM和異步存儲器，進行數(shù)據(jù)傳輸。多條片內(nèi)總線能以133MHz的速度運行，提供了足夠的帶寬以保證處理器內(nèi)核能夠跟得上片內(nèi)和片外外設。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集單元采集的數(shù)據(jù)需要先存入SDRAM中，然后再將數(shù)據(jù)取出顯示出來，這樣才能滿足連續(xù)顯示的要求。