Разработка анализатора спектра ультразвукового сигнала

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 17 Мая 2012 в 18:17, дипломная работа

Описание

Целью является расширить функциональные возможности ультразвукового акустического тракта «ТРАК», посредством разработки программного модуля, реализующего обмен данными с IBM PC и анализ спектра получаемого сигнала.

Содержание

Введение

1
Ультразвуковая дефектоскопия


1.1 Теневой метод ультразвуковой дефектоскопии


1.2 Эхо - импульсный метод ультразвуковой дефектоскопии


1.3 ''ТРАК'' Акустический модуль

2
Параллельный интерфейс: LPT-порт


2.1 Традиционный LPT-порт

3
Язык программирования - Delphi


3.1 Функциональные задачи при конструировании интерфейса


3.2 Разработка DLL в среде Borland Delphi

4
Теоретический анализ существующих алгоритмов спектрального анализа.


4.1 Задача спектрального оценивания


4.2 Преобразование Фурье


4.3 Быстрое преобразование Фурье


Заключение


Список использованных источников


Приложение А


Приложение Б


CD-диск

Работа состоит из  1 файл

диплом 22.06.doc

— 998.50 Кб (Скачать документ)


Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Факультет   -   Электрофизический

Специальность – Приборы и методы контроля качества и диагностики

Кафедра   -  Физические методы и приборы контроля качества

 

        Разработка анализатора спектра ультразвукового сигнала.

                                         

Выпускная квалификационная работа

на соискание квалификации бакалавр

                        

 

 

Студент    гр.  1Б41            ___________________              В.В. Голов

                                                                                  (подпись)

                                                                ___________________

              (дата)

 

 

Руководитель                        ____________________          В.В. Шестаков

Ст. преподаватель                                    (подпись)

                                                                   ___________________

                                                                                                       (дата)

 

Консультант                          ____________________          А.И.Гуляев.

По норомоконтролю                                    (подпись)

                                                                  ___________________

 

Допустить к защите:

Заведующий кафедрой

д-р техн. наук, проф.              __________________            О.А. Сидуленко

                                                                              (подпись)

                                                                   _________________

                (дата)

 

                                           

Томск -  2008

 

 

 

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

              «ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»             

 

Кафедра   ФМПК ЭФФ       

 

УТВЕРЖДАЮ:

Зав. Кафедрой                        О.А. Сидуленко

                                                                                                  (Подпись, дата)

 

ЗАДАНИЕ

 

на выполнение выпускной квалификационной работы

Студенту  гр.        1Б41           Голову Василию Витальевичу_________                          

                                    (номер группы)              (Фамилия..     имя ,    отчество)

1 Тема выпускной квалификационной работы. Разработка анализатора спектра ультразвукового сигнала.

(утверждена приказом ректора (распоряжением декана) от 15.04.2008 №1074

2 Срок сдачи студентом готовой работы  15.06.2008   

3 Исходные данные к работе Учебная литература по курсу, Материалы периодической печати, Техническое описание ультразвукового акустического тракта «ТРАК», Интернет-ресурсы.

4 Содержание текстового документа

Краткое описание общего принципа работы ультразвукового акустического тракта «ТРАК»; общие принципы ультразвуковой дефектоскопии; области применения; Краткое описание языка программирования Delphi;

 

5 Перечень графического материала

5.1    Слайд 1 – тема ВКР

5.2__Слайд 2 – цель ВКР

5.3__Слайд 3 – ультразвуковой акустический тракт «ТРАК»

5.4    Слайд 4 – интерфейс программы «ТРАК»

5.5    Слайд 5 – описание элементов управления

5.6__Слайд 6 – задача ВКР 

5.7__Слайд 7 – интерфейс программного модуля

5.8__Слайд 8 – описание элементов управления

5.9__Слайд 9 – спасибо за внимание   

 

 

 

6 Консультант по нормоконтролю                   ________________ А.И.Гуляев

                  (подпись, дата)

                                                                        

                                                                                         

7 Дата выдачи задания на выполнение выпускной квалификационной работы

              1.03.2008                                                                                      .                                                                   

 

 

Руководитель                            Шестаков В.В. 

(подпись, дата)

 

Задание принял к исполнению:

 

                                                             Голов В.В.

(подпись, дата)

 

 

 

 

 

                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

  Выпускная квалификационная работа 86 с., 7 рисунков, 6 таблиц,

25 формул, 19 программ, 11 источников, 2 приложения, 9 слайдов графического материала.

 

            Ключевые слова: спектр, преобразование Фурье, ультразвук, дефектоскопия, анализатор, программирование, порт.

              Объектом исследования - является ультразвуковой акустический тракт «ТРАК».

              Цель работы - разработать программу на языке Delphi, для управления прибором «ТРАК», обмена данными и их последующего анализа: получение спектра – сигнала.

          В процессе работы проводились изучение работы ультразвукового акустического тракта «ТРАК».  

          В результате работы были расширены функциональные возможности «ТРАКа», в частности, разработан анализатор спектра сигнала.

          Область применения заключается в использовании данных  для учебного процесса обучающихся. 

Выпускная квалификационная работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2003 и представлена на  CD-диске (в конверте на обороте  обложки).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

 

 

С.

 

Введение

 

1

Ультразвуковая дефектоскопия

 

 

1.1 Теневой метод ультразвуковой дефектоскопии

 

 

1.2 Эхо - импульсный метод ультразвуковой дефектоскопии

 

 

1.3 ''ТРАК'' Акустический модуль

 

2

Параллельный интерфейс: LPT-порт

 

 

2.1 Традиционный LPT-порт

 

3

Язык программирования - Delphi

 

 

3.1 Функциональные задачи при конструировании интерфейса

 

 

3.2 Разработка DLL в среде Borland Delphi

 

4

Теоретический анализ существующих алгоритмов спектрального анализа.

 

 

4.1 Задача спектрального оценивания

 

 

4.2 Преобразование Фурье

 

 

4.3 Быстрое преобразование Фурье

 

 

Заключение

 

 

Список использованных источников

 

 

Приложение А

 

 

Приложение Б

 

 

CD-диск

В конверте на обороте обложки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Спектральный анализ - это один из методов обработки сигналов, который позволяет охарактеризовать частотный  состав измеряемого сигнала. Преобразование Фурье является математической основой, которая связывает временной или пространственный сигнал (или же некоторую модель этого сигнала) с его представлением в частотной области. Методы статистики играют важную роль в спектральном анализе, поскольку сигналы, как правило, имеют шумовой или случайный характер. Если бы основные статистические характеристики сигнала были известны точно или же их можно было бы без ошибки определить на конечном интервале этого сигнала, то спектральный анализ представлял бы собой отрасль точной науки. Однако в действительности  по одному-единственному отрезку сигнала можно получить только некоторую оценку его спектра.

Целью является расширить функциональные возможности ультразвукового акустического тракта «ТРАК», посредством разработки программного модуля, реализующего обмен данными с IBM PC и анализ спектра получаемого сигнала.

Задачей является разработать программу на языке Delphi, для управления прибором «ТРАК», обмена данными и их последующего анализа: получение спектра – сигнала при помощи БПФ (быстрого преобразования Фурье).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Ультразвуковая дефектоскопия

 

При обработке сигналов обычно приходится решать задачи двух типов - задачу обнаружения и задачу оценивания. При обнаружении нужно дать ответ на вопрос, присутствует ли в данное время на входе некоторый сигнал с априорно известными параметрами. Оценивание - это задача измерения значений параметров, описывающих сигнал.

Сигнал часто зашумлен, на него могут накладываться мешающие сигналы. Поэтому для упрощения указанных задач сигнал обычно разлагают по базисным составляющим пространства сигналов. Для многих приложений наибольший интерес представляют периодические сигналы. Вполне естественно, что используются Sin и Cos. Такое разложение можно выполнить с помощью классического преобразования Фурье.

При обработке сигналов конечной длительности возникают интересные и взаимозависимые вопросы, которые необходимо учитывать в ходе гармонического анализа. Конечность интервала наблюдения влияет на обнаружимость тонов в присутствии сильных шумов, на разрешимость тонов меняющейся частоты и на точность оценок параметров всех вышеупомянутых сигналов.

              Ультразвуковая дефектоскопия – один из методов неразрушающего контроля. Свойство УЗ распространяться в однородной среде направленно и без существенных затуханий, а на границе раздела двух сред (например, металл – воздух) почти полностью отражаться позволило применить ультразвуковые колебания для выявления дефектов (раковины, трещины, расслоения и т.п.) в металлических деталях без их разрушения.

              При помощи УЗ можно проверять детали больших размеров, так как глубина проникновения УЗ в металле достигает от 8 до 10 метров. Кроме того, ультразвуком можно обнаружить очень мелкие дефекты до 10-6мм.

              Ультразвуковые дефектоскопы позволяют выявлять не только образовавшиеся дефекты, но и определять момент повышенной усталости металла.

              Существует несколько методов ультразвуковой дефектоскопии, основными из которых являются теневой, резонансный, эхо - импульсный метод.

 

1.1 Теневой метод ультразвуковой дефектоскопии

 

              Теневой метод основан на ослаблении проходящих ультразвуковых волн при наличии внутри детали дефектов, создающих ультразвуковую тень. При этом методе используется два преобразователя. Один из них излучает ультразвуковые колебания, другой принимает их, как показано на рисунке 1. Теневой метод малочувствителен, дефект можно обнаружить, если вызываемое им изменение сигнала составляет не менее от 15 до 20 %. Существенный недостаток теневого метода в том, что он не позволяет определить, на какой глубине находится дефект.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 -  Теневой метод ультразвуковой дефектоскопии

1.2 Эхо - импульсный метод ультразвуковой дефектоскопии

 

Один из наиболее распространённых методов является эхо - импульсный метод ультразвукового неразрушающего контроля. Это объясняется тем, что этот метод, в отличии от других, – применим при одностороннем доступе к исследуемому объекту, и при этом позволяет определить размеры дефекта, его координаты, характер. В эхо - импульсном методе ультразвуковой дефектоскопии (УЗД) используются те же принципы, что и в радио - и акустической локации.

Эхо-метод УЗД основан на излучении в контролируемое изделие коротких импульсов упругих колебаний от 0,5 до 10 мкс и регистрации интенсивности (амплитуды) и времени прихода эхо-сигналов, отраженных от дефектов отражателей.

Эхо - Импульсный метод ультразвуковой дефектоскопии основан на явлении отражения ультразвуковых волн. Принцип действия импульсного дефектоскопа показан на рисунке 2.

Информация о работе Разработка анализатора спектра ультразвукового сигнала