基于Android平台的一体式智能超声波探伤仪

权利要求书： 1.一种基于Android平台的一体式智能超声波探伤仪，包括机壳(1)，其特征在于，所述机壳(1)内设置有探伤电路模块(6)、Android核心模块(5)、显示模块(3)以及电源模块(7)，所述Android核心模块(5)分别与探伤电路模块(6)及显示模块(3)电连接或信号连接，所述Android核心模块(5)包括Android核心芯片和CPU模块，CPU模块集成蓝牙模块、FM模块、WLAN模块、GPS模块、音视频模块、调制解调器及GPU中的一个或多个模块。

2.根据权利要求1所述的基于Android平台的一体式智能超声波探伤仪，其特征在于，所述探伤电路模块(6)包括FPGA控制芯片，所述FPGA控制芯片通过SPI通信方式将采集的信号传输至Android核心模块(5)，FPGA控制芯片和Android核心模块(5)之间通过UART串口通信进行指令的往返传输。

3.根据权利要求2所述的基于Android平台的一体式智能超声波探伤仪，其特征在于，所述探伤电路模块(6)包括高压发生电路、脉冲发射电路、增益放大电路、AD信号采集电路，FPGA控制芯片与高压发生电路、脉冲发射电路、增益放大电路、AD信号采集电路电连接。

4.根据权利要求3所述的基于Android平台的一体式智能超声波探伤仪，其特征在于，所述AD信号采集电路的组成具体包括AD8138芯片U3、AD9481芯片U2、电阻R1?R7、电容C1?C3，电路中元器件的具体连接方式为：AD9481芯片U2上的引脚AGND、引脚DRGND、引脚SENSE进行接地，引脚ADD、引脚DRDD和引脚S3进行接5直流电源，引脚ref经电容C2和与电容C2并联的电容C3后与地相连，引脚IN+和引脚IN?之间通过电容C1相连；所述AD8138芯片U3上的引脚ocm、引脚+和引脚?分别与2.0、5和?5直流电源相连，引脚+OUT经电阻R7连接引脚?IN且经电阻R5与地相连，引脚?OUT经电阻R1连接引脚+IN且经电阻R2和电阻R4与地相连；AD9481芯片U2上的引脚IN+和AD8138芯片U3上的引脚+OUT之间通过电阻R6相连，AD9481芯片U2上的引脚IN?和AD8138芯片U3上的引脚?OUT之间通过电阻R3相连；电阻R4与电阻R2之间接入由探头传来的输入信号in。

5.根据权利要求3所述的基于Android平台的一体式智能超声波探伤仪，其特征在于，所述增益放大电路的组成具体包括AD603芯片U4、AD8021芯片U5、AD603芯片U6、AD8021芯片U7、电阻R8?R12、电容C4?C9和电位器W1，电路中元器件的具体连接方式为：AD8021芯片U7上的引脚REF与地相连，引脚+IN接输入信号in，引脚?s、引脚disable和引脚+s分别接?

5、5和5直流电源，引脚Ccomp经电容C4连接?5直流电源，引脚?IN与引脚out相连；

AD603芯片U6上的引脚NEC和引脚POS分别与?5和5相连，引脚?COMM与地相连，引脚GNEG经电位器W1的一端与地相连，经电位器W1另一端、电阻10串联后和参考电压相连，引脚FDBK和引脚OUT均经电阻R9与地相连，引脚+INP经电容C5、电阻R8串联后与AD8021芯片U7的引脚out相连；AD8021芯片U5上的引脚REF与地相连，引脚?s、引脚disable和引脚+s分别接?5、5和5直流电源，引脚Ccomp经电容C6连接?5直流电源，引脚?IN与引脚out相连，引脚+IN与AD603芯片U6的引脚out相连；AD603芯片U4上的引脚NEC和引脚POS分别与?5和5相连，引脚?COMM与地相连，引脚GNEG经电阻R10与参考电压相连，引脚GPOS与AD603芯片U6的引脚GPOS相连，经电容C7相连、经电阻R11与FPGA控制电路相连，引脚+INP与AD8021芯片U5上的引脚out相连，引脚FDBK与引脚OUT相连，引脚FOBK经电阻R12、电容C8后与地相连，引脚FOBK经电阻R12、电容C9后输出信号out。

6.根据权利要求3所述的基于Android平台的一体式智能超声波探伤仪，其特征在于，所述FPGA控制电路的组成具体包括AD9481芯片U2、EP4CE15E22C8芯片U1和Android核心芯片U8，电路中元器件的具体连接方式为：AD9481芯片U2上的引脚IN+和引脚IN?分别接输入信号in+和in?，引脚AGND、引脚DRGND和引脚SENSE接地，引脚ADD、引脚DRDD和引脚S3接5直流电源，引脚ref经电容C2和与电容C2并联的电容C3后与地相连，引脚CLK+和引脚CLK?之间经电阻R13相连，引脚CLK+和引脚CLK?分别经电容C10和电容C11后，均与EP4CE15E22C8芯片U1相连，引脚DS?、引脚DS+、引脚DCO?、引脚DCO+、引脚S1、引脚PWDN、引脚D0A、引脚D1A、引脚D2A、引脚D3A、引脚D4A、引脚D5A、引脚D6A、引脚D7A、引脚D0B、引脚D1B、引脚D2B、引脚D3B、引脚D4B、引脚D5B、引脚D6B和引脚D7B均直接与EP4CE15E22C8芯片U1相连；EP4CE15E22C8芯片U1通过引脚接口控制DAC、高压发生电路和脉冲发射电路；所述Android核心芯片U8通过引脚接收由EP4CE15E22C8芯片U1传输的信号MOSI、信号MISO、信号CLK和信号CS，通过引脚和EP4CE15E22C8芯片U1之间往返传输指令RXD、指令TXD。

7.根据权利要求1所述的基于Android平台的一体式智能超声波探伤仪，其特征在于，所述显示模块(3)包括液晶屏幕(301)和液晶驱动组件，所述液晶屏幕(301)设置在机壳(1)外表面。

8.根据权利要求1所述的基于Android平台的一体式智能超声波探伤仪，其特征在于，所述电源模块(7)分别与探伤电路模块(6)、Android核心模块(5)和显示模块(3)电连接，电源模块(7)包括电池。

9.根据权利要求1所述的基于Android平台的一体式智能超声波探伤仪，其特征在于，所述机壳(1)外部连接有探头传感器连接座(2)，探头传感器连接座(2)延伸至机壳(1)内部并与探伤电路模块(6)电连接。

说明书： 基于Android平台的一体式智能超声波探伤仪技术领域[0001] 本实用新型涉及超声检测技术领域，具体是一种基于Android平台的一体式智能超声波探伤仪。背景技术[0002] 随着超声波检测技术的发展渐趋成熟，超声波已成为对钢制工件等进行无损检测的常用探伤技术。其中，超声波探伤仪具有快速、精确、无损检测物体内部深层缺陷的功能，并可用于确定多种缺陷类型和找到精准位置，因而已被广泛应用于工业无损检测领域，如压力容器、航空航天、石油管道、船舶制造等技术行业。并且，超声波探伤仪既可应用在室内，也可应用在室外工程场所。[0003] 传统的超声波探伤仪一般是基于单片机和FPGA模块等硬件而实现的。由于单片机自身固有的性能缺陷的存在，使仪器仅仅具有探伤检测功能，功能比较单一。在实际探伤过程中，传统超声波探伤仪多作为一个独立的仪器，单独使用，如若要实现探伤数据的共享，一般需要在检测现场测取数据后，然后通过USB口或RS232口等通信方式将数据传输至电脑端，无法做到实时高速传输、即时在线直传共享、网络化数据存储、音视频传输和在线监控测量，导致数据共享的过程繁琐，很难获取测量现场的情况，检测过程中无法与远端进行交流分享，产生较大的工作量，较低的工作效率。[0004] 为解决上述问题，公开号为CN204347820U的中国实用新型专利，公开了一种基于Android移动终端的便携式智能超声探伤系统，其运用Android移动终端平台，提供了一种“Android移动终端+超声波测量附件+超声测量与分析软件+网络化数据存储/共享与控制/分析平台”的超声检测系统的技术方案。但是该探伤系统未能实现由超声测量附件直接传输共享，仍需通过无线通信接口模块先将探伤数据传输至Android移动终端(如智能手机、平板电脑)，然后借助Android移动终端进行联接并分享到互联网，才能实现将超声测量附件获取的探伤数据在线共享和实现其他功能的扩展。并且该探伤系统也未能实现实时在线监控测量，即时音视频传输等功能，操作过程仍需多人进行配合才能提高检测效率，劳动成本高。[0005] 另外，传统超声波探伤仪体积较大，重量较大，不易携带，现已商业化的部分便携式超声波探伤仪仍需借助腕带、手带等辅助部件才能实现手持使用，也并未真正实现便携式手持的优点，这样在室外场所手持使用时劳动强度高，易疲劳，导致检测效率低。实用新型内容

[0006] 本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于Android平台的一体式智能超声波探伤仪，可实现在线监控测量、数据直传共享、即时音视频传输，并可实现功能的扩展与定制，从而极大地提高探伤工作的效率，使探伤数据共享更快捷。[0007] 为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：[0008] 一种基于Android平台的一体式智能超声波探伤仪，包括机壳，所述机壳内设置有探伤电路模块、Android核心模块、显示模块以及电源模块，所述Android核心模块分别与探伤电路模块及显示模块电连接或信号连接。[0009] 所述Android核心模块包括Android核心芯片和CPU模块，CPU模块集成蓝牙模块、FM模块、WLAN模块、GPS模块、音视频模块、调制解调器及GPU中的一个或多个模块。[0010] 所述探伤电路模块包括FPGA控制芯片。[0011] 相比于FPGA芯片，Android平台的处理和传输速率要快得多，为匹配两者间传输，FPGA控制电路和Android核心模块之间的信号传输和指令传输采用彼此独立地进行传输的通信方式，即FPGA控制芯片通过SPI通信方式将采集的信号传输至Android核心模块，FPGA控制芯片和Android核心模块之间通过UART串口通信进行指令的往返传输。进一步地提高了整机的处理和传输效率，降低了数据传输的错误率。[0012] 所述探伤电路模块包括高压发生电路、脉冲发射电路、增益放大电路、AD信号采集电路，FPGA控制芯片与高压发生电路、脉冲发射电路、增益放大电路、AD信号采集电路电连接。[0013] 所述AD信号采集电路的组成具体包括AD8138芯片U3、AD9481芯片U2、电阻R1?R7、电容C1?C3，电路中元器件的具体连接方式为：AD9481芯片U2上的引脚AGND、引脚DRGND、引脚SENSE进行接地，引脚ADD、引脚DRDD和引脚S3进行接5直流电源，引脚ref经电容C2和与电容C2并联的电容C3后与地相连，引脚IN+和引脚IN?之间通过电容C1相连；所述AD8138芯片U3上的引脚ocm、引脚+和引脚?分别与2.0、5和?5直流电源相连，引脚+OUT经电阻R7连接引脚?IN且经电阻R5与地相连，引脚?OUT经电阻R1连接引脚+IN且经电阻R2和电阻R4与地相连；AD9481芯片U2上的引脚IN+和AD8138芯片U3上的引脚+OUT之间通过电阻R6相连，AD9481芯片U2上的引脚IN?和AD8138芯片U3上的引脚?OUT之间通过电阻R3相连；电阻R4与电阻R2之间接入由探头传来的输入信号in。[0014] 所述增益放大电路的组成具体包括AD603芯片U4、AD8021芯片U5、AD603芯片U6、AD8021芯片U7、电阻R8?R12、电容C4?C9和电位器W1，电路中元器件的具体连接方式为：AD8021芯片U7上的引脚REF与地相连，引脚+IN接输入信号in，引脚?s、引脚disable和引脚+s分别接?5、5和5直流电源，引脚Ccomp经电容C4连接?5直流电源，引脚?IN与引脚out相连；AD603芯片U6上的引脚NEC和引脚POS分别与?5和5相连，引脚?COMM与地相连，引脚GNEG经电位器W1的一端与地相连，经电位器W1另一端、电阻10串联后和参考电压相连，引脚FDBK和引脚OUT均经电阻R9与地相连，引脚+INP经电容C5、电阻R8串联后与AD8021芯片U7的引脚out相连；AD8021芯片U5上的引脚REF与地相连，引脚?s、引脚disable和引脚+s分别接?5、5和5直流电源，引脚Ccomp经电容C6连接?5直流电源，引脚?IN与引脚out相连，引脚+IN与AD603芯片U6的引脚out相连；AD603芯片U4上的引脚NEC和引脚POS分别与?5和5相连，引脚?COMM与地相连，引脚GNEG经电阻R10与参考电压相连，引脚GPOS与AD603芯片U6的引脚GPOS相连，经电容C7相连、经电阻R11与FPGA控制电路相连，引脚+INP与AD8021芯片U5上的引脚out相连，引脚FDBK与引脚OUT相连，引脚FOBK经电阻R12、电容C8后与地相连，引脚FOBK经电阻R12、电容C9后输出信号out。

[0015] 所述FPGA控制电路的组成具体包括AD9481芯片U2、EP4CE15E22C8芯片U1和Android核心芯片U8，电路中元器件的具体连接方式为：AD9481芯片U2上的引脚IN+和引脚IN?分别接输入信号in+和in?，引脚AGND、引脚DRGND和引脚SENSE接地，引脚ADD、引脚DRDD和引脚S3接5直流电源，引脚ref经电容C2和与电容C2并联的电容C3后与地相连，引脚CLK+和引脚CLK?之间经电阻R13相连，引脚CLK+和引脚CLK?分别经电容C10和电容C11后，均与EP4CE15E22C8芯片U1相连，引脚DS?、引脚DS+、引脚DCO?、引脚DCO+、引脚S1、引脚PWDN、引脚D0A、引脚D1A、引脚D2A、引脚D3A、引脚D4A、引脚D5A、引脚D6A、引脚D7A、引脚D0B、引脚D1B、引脚D2B、引脚D3B、引脚D4B、引脚D5B、引脚D6B和引脚D7B均直接与EP4CE15E22C8芯片U1相连；EP4CE15E22C8芯片U1通过引脚接口控制DAC、高压发生电路和脉冲发射电路；所述Android核心芯片U8通过引脚接收由EP4CE15E22C8芯片U1传输的信号MOSI、信号MISO、信号CLK和信号CS，通过引脚和EP4CE15E22C8芯片U1之间往返传输指令RXD、指令TXD。[0016] 所述显示模块包括液晶屏幕和液晶驱动组件，所述液晶屏幕设置在机壳外表面。[0017] 所述液晶屏幕采用液晶触摸屏。[0018] 所述电源模块分别与探伤电路模块、Android核心模块和显示模块电连接，电源模块包括电池。[0019] 所述机壳外部连接有探头传感器连接座，探头传感器连接座延伸至机壳内部并与探伤电路模块电连接。[0020] 所述机壳上分别设置有按键、SIM卡槽口、电源充电口、电源键口以及USB串口。[0021] 本实用新型所达到的有益效果是：[0022] 本实用新型将Android平台搭建到超声波探伤仪上，在实现基本探伤功能的前提下，进一步能够实现数据实时高速传输、在线监控测量、即时直传共享、即时音视频传输等功能，显著地减少操作人员的工作量，提高工作效率；[0023] 基于Android平台，简化了硬件设计，极大地减小了超声波探伤仪的体积重量，进而有益地实现了便携式手持，单人单手不借助其他物件即可握住。附图说明[0024] 附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：[0025] 图1是本实用新型结构示意图；[0026] 图2是本实用新型内部结构示意图；[0027] 图3本实用新型的硬件模块示意图；[0028] 图4本实用新型的工作原理示意图；[0029] 图5本实用新型的AD信号采集电路示意图；[0030] 图6本实用新型的增益放大电路示意图；[0031] 图7本实用新型的FPGA控制电路示意图。[0032] 图中：1、机壳；2、探头传感器连接座；3、显示模块；301、液晶屏幕；4、按键；5、Android核心模块；6、探伤电路模块；7、电源模块。具体实施方式[0033] 以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。[0034] 实施例：[0035] 如图1、图2所示，一种基于Android平台的一体式智能超声波探伤仪，包括外部和内部组件，其中外部组件包括机壳1、探头传感器连接座2、液晶屏幕301、按键4；内部组件包括探伤电路模块6、Android核心模块5、显示模块3以及电源模块7，所述Android核心模块5分别与探伤电路模块6及显示模块3电连接或信号连接。[0036] 所述机壳1对其内部的探伤电路模块6、Android核心模块5、显示模块3以及电源模块7等通过螺母或粘胶进行限位固定。[0037] 所述机壳1外部连接有探头传感器连接座2，探头传感器连接座2延伸至机壳1内部并与探伤电路模块6电连接，探头传感器连接座2外部接探头进行信号的传输。[0038] 所述机壳1上分别设置有按键4、SIM卡槽口、电源充电口、电源键口以及USB串口等附属功能结构，其中，按键4设置“确认”、“返回”等基础功能按键，兼顾操作人员穿戴手套时使用。[0039] 如图2、图3、图4所示，Android核心模块5包括Android核心芯片和CPU模块，其中CPU模块采用四核64位Cortex?A53架构的处理器，主频高达1.3GHz，集成蓝牙模块、FM模块、WLAN模块、GPS模块、音视频模块、cat.4LTE调制解调器与CDMA2000和ARMMali?720GPU等功能，能够解码和编码高达1080p30的视频。Android核心模块5通过WiFi、蓝牙、4G网络等方式连接导云服务器，将探伤数据直接上传或下载；Android核心模块5发出指令控制液晶显示模块3的显示内容，而通过液晶屏幕301的触摸按键的输入，将信号传至Android核心模块5中。

[0040] 如图2、图3、图4所示，探伤电路模块6用于产生高压脉冲，激励超声波探头，采集超声回波信号并进行预处理，来实现超声波探伤的基本功能。具体包括高压发生电路、脉冲发射电路、增益放大电路、AD信号采集电路和FPGA芯片控制电路，其中高压发生电路产生200和400的直流电压，可根据探伤需求选择电压值。脉冲发射电路发射脉冲宽度为100～300ns的信号，产生高压负脉冲，激励超声波探头发生超声波。增益放大电路对探头采集的超声回波信号进行放大和滤波，并进行线性增益控制，实现0.1dB的最小增益幅度。AD信号采集电路对经增益放大电路进行放大滤波后的信号实现差分输入，并传输至FPGA控制电路。FPGA控制电路接收AD信号采集电路并行输出的信号，对信号进行预处理，发出信号对高压发生电路和脉冲发射电路进行控制，经DAC芯片实现对增益放大电路进行控制，并通过通信端口采用独特的通信方式来实现FPGA控制电路和Android核心模块5之间进行信号和指令独立地传输，其中FPGA控制电路通过SPI通信方式将采集的信号传输至Android核心模块，而FPGA控制电路和Android核心模块之间通过UART串口通信进行指令的往返传输。

[0041] 所述显示模块3包括液晶屏幕301和液晶驱动组件，所述液晶屏幕301设置在机壳外表面。[0042] 所述液晶屏幕301采用液晶触摸屏。液晶显示模块3通过FPC连接线等导线与Android核心模块5相接。液晶屏幕301采用6寸液晶触摸屏，减小了按键区域占用的面积，既兼顾显示效果和操作便捷性，又减小了仪器的整机尺寸，易于便携式手持。[0043] 电源模块7包括电源电路和5000mAh大容量锂离子电池。通过不同的电压转换电路分别与一体机的探伤电路模块6、Android核心模块5和显示模块3连接，并提供所需的电源，具体有2.0、3.3、5、?5、12等直流电源。[0044] 如图5所示，AD信号采集电路的组成具体包括AD8138芯片U3、AD9481芯片U2、电阻R1?R7、电容C1?C3；电路中元器件的具体连接方式为：AD9481芯片U2上的引脚AGND、引脚DRGND、引脚SENSE进行接地，引脚ADD、引脚DRDD和引脚S3进行接5直流电源，引脚ref经电容C2和与电容C2并联的电容C3后与地相连，引脚IN+和引脚IN?之间通过电容C1相连；所述AD8138芯片U3上的引脚ocm、引脚+和引脚?分别与2.0、5和?5直流电源相连，引脚+OUT经电阻R7连接引脚?IN且经电阻R5与地相连，引脚?OUT经电阻R1连接引脚+IN且经电阻R2和电阻R4与地相连；AD9481芯片U2上的引脚IN+和AD8138芯片U3上的引脚+OUT之间通过电阻R6相连，AD9481芯片U2上的引脚IN?和AD8138芯片U3上的引脚?OUT之间通过电阻R3相连；电阻R4与电阻R2之间接入由探头传来的输入信号in。

[0045] 如图6所示，增益放大电路的组成具体包括AD603芯片U4、AD8021芯片U5、AD603芯片U6、AD8021芯片U7、电阻R8?R12、电容C4?C9和电位器W1；电路中元器件的具体连接方式为：AD8021芯片U7上的引脚REF与地相连，引脚+IN接输入信号in，引脚?s、引脚disable和引脚+s分别接?5、5和5直流电源，引脚Ccomp经电容C4连接?5直流电源，引脚?IN与引脚out相连；AD603芯片U6上的引脚NEC和引脚POS分别与?5和5相连，引脚?COMM与地相连，引脚GNEG经电位器W1的一端与地相连，经电位器W1另一端、电阻10串联后和参考电压相连，引脚FDBK和引脚OUT均经电阻R9与地相连，引脚+INP经电容C5、电阻R8串联后与AD8021芯片U7的引脚out相连；AD8021芯片U5上的引脚REF与地相连，引脚?s、引脚disable和引脚+s分别接?5、5和5直流电源，引脚Ccomp经电容C6连接?5直流电源，引脚?IN与引脚out相连，引脚+IN与AD603芯片U6的引脚out相连；AD603芯片U4上的引脚NEC和引脚POS分别与?5和5相连，引脚?COMM与地相连，引脚GNEG经电阻R10与参考电压相连，引脚GPOS与AD603芯片U6的引脚GPOS相连，经电容C7相连、经电阻R11与FPGA控制电路相连，引脚+INP与AD8021芯片U5上的引脚out相连，引脚FDBK与引脚OUT相连，引脚FOBK经电阻R12、电容C8后与地相连，引脚FOBK经电阻R12、电容C9后输出信号out。[0046] 如图7所示，FPGA控制电路的组成具体包括AD9481芯片U2、EP4CE15E22C8芯片U1和Android核心芯片U8；电路中元器件的具体连接方式为：AD9481芯片U2上的引脚IN+和引脚IN?分别接输入信号in+和in?，引脚AGND、引脚DRGND和引脚SENSE接地，引脚ADD、引脚DRDD和引脚S3接5直流电源，引脚ref经电容C2和与电容C2并联的电容C3后与地相连，引脚CLK+和引脚CLK?之间经电阻R13相连，引脚CLK+和引脚CLK?分别经电容C10和电容C11后，均与EP4CE15E22C8芯片U1相连，引脚DS?、引脚DS+、引脚DCO?、引脚DCO+、引脚S1、引脚PWDN、引脚D0A、引脚D1A、引脚D2A、引脚D3A、引脚D4A、引脚D5A、引脚D6A、引脚D7A、引脚D0B、引脚D1B、引脚D2B、引脚D3B、引脚D4B、引脚D5B、引脚D6B和引脚D7B均直接与EP4CE15E22C8芯片U1相连；EP4CE15E22C8芯片U1通过引脚接口控制DAC、高压发生电路和脉冲发射电路；所述Android核心芯片U8通过引脚接收由EP4CE15E22C8芯片U1传输的信号MOSI、信号MISO、信号CLK和信号CS，通过引脚和EP4CE15E22C8芯片U1之间往返传输指令RXD、指令TXD。