具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行了详细说明。

具体实施例一：

根据图1和图2所示，本发明提供一种基于采集与发射一体化的大型高速回转装备超声信号高速采集系统，所述系统包括超声发射装置、发射探头、模数转换装置、放大装置，接收探头、DSP控制器、数据传输装置和电脑；

所述发射探头的数据信号接收端连接超声发射装置数据信号输出端，所述超声发射装置控制信号输入端连接DSP控制器的控制信号输出端，所述DSP控制器的数据信号输入端连接模数转换装置的数据信号输出端，所述模数转换装置的数据信号输入端连接放大装置的数据信号输出端，放大装置的数据信号输入端连接接收探头的数据信号输出端；

DSP控制器的数据信号输出端连接数据传输装置的数据信号输入端，数据传输装置的数据信号输出端连接电脑的数据信号接收端。

其中信号的放大部分采用AD9280，其性能参数如下：8Bit 32MSPS流水线ADC、低功耗：90mA(3V电源下)、宽工作范围：+2.7～+5.5V、高线性度：DNL：0.2LSB、低功耗模式控制、三态门输出、量化范围检测、内建钳位功能、高精度可编程基准电源、中频亚采样高达135MHZ、封装形式(SSOP28)。

DSP控制器采用的是德州仪器的TMS320C6748。其参数如下：375和456.MHz C674x定点和浮点VLIW DSP、C674x指令集功能、C67x+和C64x+ISA的超集、高达3648MIPS和2746MFLOPS、字节可寻址(8位，16位，32位和64位数据)、8位溢出保护、位域提取，设置，清除、归一化，饱和度，位计数、紧凑的16位指令、C674x两级高速缓存存储器架构、32KB的L1P程序RAM/高速缓存、32KB L1D数据RAM/高速缓存、256KB的L2统一映射的RAM/缓存、灵活的RAM/高速缓存分区(L1和L2)、增强型直接内存访问控制器等特点。

高速放大电路部分采用ltc6228，其特性如下：超低电压噪声：0.88nV/Hz、高速时低失真：HD2/HD3<-100dBc(Av＝+1，4VP-P，2MHz，RL＝1kΩ)、高压摆率：500V/μs。GBW ＝890MHz、–3dB频率(AV＝+1)：730MHz、输入失调电压：不同温度下的最大值为250 μV、失调漂移：0.4μV/℃、输入共模范围包括负电源轨、轨到轨输出摆幅、电源电流：每通道16mA(典型值)、关断电源电流＝500μA、工作电源范围：2.8V至11.75V、大输出电流：80mA(最小值)、极高开环增益：5.6V/μV(135dB)，RL＝1kΩ、等特性。

根据图3所示，传输电路主要采用USB3300芯片作传输。其特性如下：USB-IF Hi-Speed 已通过通用串行总线规范修订版2.0认证、在8位模式下符合ULPI规范修订版1.1的接口、行业UTMI+低引脚接口(ULPI)将54个UTMI+信号转换为标准的12引脚链接控制器接口、 54.7mA未配置电流(典型值)-总线供电应用的理想选择、83uA的暂停电流(典型值)-非常适合电池供电的应用、锁存性能超过EIA/JESD 78II类的150mA、无需外部保护装置，±8kVHBM的ESD保护等级、集成保护，可承受每个第三方测试设备的IEC61000-4-2ESD测试(±8kV接触和±15kV空气)、支持连接了LS设备的FS集线器的FS前同步码(UTMI+ Level 3)、支持HS SOF和LS保持活动脉冲、全面支持可选的On-The-Go(OTG)协议，详细说明在On-The-Go补充修订版1.0a规范中、支持OTG主机协商协议(HNP)和会话请求协议(SRP)、允许主机关闭VBUS以节省OTG应用中的电池电量、支持使用内部比较器对 VBUS电平进行OTG监控，包括对外部VBUS或故障监视器的支持、低延迟高速接收器(最大43个高速时钟)允许将旧式UTMI链接与ULPI包装器一起使用、STP上的集成上拉电阻器用于接口保护，可通过慢速链接(可靠的低功耗软件)启动可靠的Link/PHY、内部1.8 伏稳压器允许使用3.3伏单电源供电、ID，DP和DM线到VBUS或接地的内部短路保护、集成的24MHz晶体振荡器支持晶体操作或24MHz外部时钟输入、内部PLL用于480MHz高速 USB操作、工业工作温度-40℃至+85℃、符合QFN RoHS标准的32引脚封装(5x 5x 0.90 mm高度)。

软件部分包括超声信号的FIR滤波，以及超声波的传输协议。

其中FIR滤波器代码如下：

具体操作方法如下：

步骤1：进行超声信号高速采集系统的安装与自检，通过USB线将超声信号高速采集系统连接到电脑上，在电脑上安装超声信号高速采集系统的驱动，进行超声信号高速采集系统的测试；

步骤2：通过接收探头接收信号源的标准的正弦信号，判断电脑的接收信号的幅值与波形是否失真；

当存在失真情况时，则对接收输入信号的接收探头进行调整，直到输入的信号与采样的信号保持一致；

当始终都不能保持信号的完整采样时，则更换接收探头或者超声信号高速采集系统，直到故障排除；

步骤3：当波形采样正确无误时，则连接超声信号高速采集系统的发射探头和接收探头，在发射探头和接收探头表面添加耦合剂，将发射和接收探头对准试块进行声发射与接收实验，检测超声信号高速采集系统是否接收到信号；

当没有收到信号时，则检查超声信号高速采集系统与探头的连接，超声信号高速采集系统与电脑的连接，直到故障排除

步骤4：进行零应力校准，通过拉伸试验机对水刀切割的零应力试块进行拉伸同时进行声发射与接收的测量，输入已知应力，测得声弹性常数；

步骤5：进行未知的应力的工件测量，对工件表面涂抹耦合剂，采用接收探头耦合剂与工件接触，控制超生的发射与超声信号的滤波参数，直到信号完整清晰的呈现；

步骤6：对采集的数据进行保存，便于用户查看原始数据，超声信号高速采集系统自动完成超声信号的采集与读取和应力的测量。

通过下式测得已知应力：

σ＝kΔt

其中，σ为已知应力，Δt为超声的声时差，k为信号阶数。

通过下式计算声弹性常数：

其中，k₀为声弹性常数，λ和μ为二阶声弹性常数。

以上所述仅是一种基于采集与发射一体化的大型高速回转装备超声信号高速采集系统的优选实施方式，一种基于采集与发射一体化的大型高速回转装备超声信号高速采集系统的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于该思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本发明的保护范围。