基于ZYNQ的超声波螺栓紧固力检测系统

摘要

针对目前超声波螺栓紧固力检测中存在的采样速率低、测量准确度低的问题，研制了基于ZYNQ的超声波螺栓紧固力检测系统。基于声弹性理论和Hooke定律，推导螺栓紧固力与超声波声时差的对应关系，并进行温度补偿。在ZYNQ芯片上对采集的回波信号采用相关性法进行声时差计算，利用FPGA快速计算信号互相关函数，并在ARM端进行三次样条插值处理，从而获得准确的声时差估计值。标定试验结果表明：相较于相关性法的传统实现方式，该系统运算速度大幅提高，单次声时差计算耗时仅需不到50μs；系统超声波渡越时间的测量分辨率达到百皮秒量级；系统动态标定重复准确度达到±0.2%，相较于现有检测系统提升显著。

关键词

超声波检测 / 螺栓紧固力 / ZYNQ / 相关性法 / 标定试验