多通道超聲波探傷系統設計開發思路

飛泰多通道超聲波探傷系統的設計開發中，軟件設計和實現占有重要地位。近年來，超聲波探傷系統的功能越來越全面和完善，除了要完成波形顯示、實時報警和通道預置等正常的探傷功能外，還要實現自動增益、波峰記憶、焊縫顯示、曲面修正、B 掃描、缺陷測高和動態記錄等功能，系統越來越自動化和智能化。探傷功能和系統智能化最終需要通過軟件來實現和體現，這些都給系統軟件的設計和實現帶來了不同等級的升級。

飛泰為了提高系統軟件的開發效率、代碼可重用度、可移植性和可擴展性，在多通道超聲波探傷系統的設計中，系統軟件的設計采用了嵌入式操作系統。嵌入式操作系統是為上層應用程序提供了精簡、高效的軟件運行平臺。操作系統的底層驅動程序負責硬件的抽象，為上層應用程序提供了統一的硬件訪問接口。上層應用程序基于 GUI 工具庫實現，完成超聲波探傷的各種功能，并利用 GUI 工具庫提供的豐富控件和類庫，開發出簡潔、高效、美觀的用戶界面。

我們完成系統軟硬件功能定義和劃分，采用 Linux 和 Qt/Embedded 作為本系統的嵌入式操作系統和 GUI 工具庫，完成了交叉開發環境的建立。基于 Linux 操作系統設計和實現了設備驅動層，基于 Qt/Embedded 工具庫設計實現了應用軟件層。經過實際的系統功能測試和系統性能測試，探傷系統軟件能夠正常工作，滿足系統的功能設計需要和系統的性能設計指標。驗證了系統設計方案是切實可行。

遵循將數據平面、控制平面和管理平面分開的思想，將系統的設備驅動層分為驅動層數據平面和驅動層控制平面接口。以模塊化方式設計開發系統的設備驅動程序。采用了中斷機制和 Linux 異步通知機制，實現了系統的驅動層數據平面。基于 Linux 內核提供的設備驅動開發接口，實現了系統的驅動層控制平面接口。完成了基于 Linux 的嵌入式探傷核心板的引導程序燒寫、內核編譯和燒寫、根文件制作和燒寫等任務。該嵌入式探傷核心板提供了探傷數據采集接口、探傷參數配置接口和外圍設備接口，便于功能的裁剪和擴展，不僅可以作為便攜式探傷儀的信號處理主板，也可以作為主/從模式自動化探傷儀的信號采集從板。該嵌入式探傷核心板具有較高的工程價值。

應用軟件層設計遵循將數據平面、控制平面和管理平面分開，將“功能模塊“和“用戶界面”分開的思想，使用分層和模塊化設計方法，將應用軟件層分為設備控制適配層、功能處理層和用戶界面層，層次分明、模塊接口清晰，提高了代碼的可重用度和可移植性，便于系統的功能擴展。采用面向對象方法設計超聲波探傷模塊，使用 C++語言實現超聲波探傷模塊的各個類對象，提高了超聲波探傷模塊的可重用性。該超聲波探傷模塊不僅可以在嵌入式平臺上使用，也可以在其他平臺如 PC 平臺上使用，具有很好的可移植性和可擴展性。