專利名稱：超聲波無損探傷器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本實用新型涉及一種超聲波無損探傷器。
背景技術(shù)：
[0002]鋼管在生產(chǎn)和加工的過程中，其內(nèi)部或者外部會產(chǎn)生分層、裂紋等各種缺陷；在檢驗生產(chǎn)的鋼管是否合格時，需要進行探傷檢驗。發(fā)明內(nèi)容[0003]本實用新型的目的是提供一種利用超聲波進行探傷，可以在不損傷被檢測對象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的前提下進行檢測的超聲波無損探傷器。[0004]上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)[0005]一種超聲波無損探傷器，其組成包括殼體，所述的殼體內(nèi)裝有可編程邏輯控制器件，所述的可編程邏輯控制器件連接光電耦合電路、單片機、數(shù)據(jù)存儲器，所述的單片機連接通訊接口電路，所述的光電耦合電路通過超聲激磁電路連接探頭，所述的探頭通過并聯(lián)限幅保護電路連接放大電路，所述的放大電路通過濾波電路連接檢波電路，所述的檢波電路通過A/D轉(zhuǎn)換電路連接所述的數(shù)據(jù)存儲器。[0006]所述的超聲波無損探傷器，所述的數(shù)據(jù)存儲器連接所述的可編程邏輯控制器件， 所述的可編程邏輯控制器件連接所述的A/D轉(zhuǎn)換電路，所述的單片機連接所述的可編程邏輯控制器件，所述的通訊接口電路連接所述的單片機。[0007]有益效果[0008]I.本實用新型以超聲探傷理論為基礎(chǔ)，利用可編程邏輯控制器件CPLD強大的邏輯處理功能結(jié)合單片機作為系統(tǒng)的核心，實現(xiàn)了超聲波探傷。[0009]本實用新型采用了模塊化設(shè)計方案，提高了系統(tǒng)的可靠性；在主控芯片上選擇了低成本的單片機和可編程邏輯控制器件CPLD，提高了系統(tǒng)開發(fā)的靈活性。[0010]
[0011]圖I是本產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖。[0012]圖2是附圖I中并聯(lián)限幅保護電路圖。[0013]圖3是附圖I中并聯(lián)限幅保護電路圖。[0014]圖4是附圖I中放大電路圖。[0015]圖5是附圖I中濾波電路圖。[0016]圖6是附圖I中檢波電路圖。[0017]具體實施方式
[0018]實施例I :[0019]一種超聲波無損探傷器，其組成包括殼體1，所述的殼體內(nèi)裝有可編程邏輯控制器件CPLD2，所述的可編程邏輯控制器件CPLD連接光電耦合電路3、單片機MCU4、數(shù)據(jù)存儲器RAM5，所述的單片機MCU連接通訊接口電路6，所述的光電耦合電路通過超聲激磁電路7連接探頭8，所述的探頭通過并聯(lián)限幅保護電路9連接放大電路10，所述的放大電路通過濾波電路11連接檢波電路12，所述的檢波電路通過A/D轉(zhuǎn)換電路13連接所述的數(shù)據(jù)存儲器 RAM0[0020]所述的超聲波無損探傷器，所述的數(shù)據(jù)存儲器RAM連接所述的可編程邏輯控制器件CPLD，所述的可編程邏輯控制器件CPLD連接所述的A/D轉(zhuǎn)換電路，所述的單片機MCU連接所述的可編程邏輯控制器件CPLD，所述的通訊接口電路連接所述的單片機MCU。[0021]實施例2:[0022]實施例I所述的超聲波無損探傷器，如附圖2所示的超聲波激勵電路是在窄脈沖控制信號的作用下，產(chǎn)生激勵超聲波探頭的高壓脈沖信號而實現(xiàn)超聲波的發(fā)射。在實際超聲探傷中，一般將高壓(幾百伏)窄脈沖加到探頭壓電晶片的兩端，引起壓電晶片的周期性機械變形，從而形成超聲波脈沖。電壓越高，電能轉(zhuǎn)換為聲能的效率就越高，本系統(tǒng)采用的是400V的聞壓|旲塊具體超聲波激勵電路。[0023]實施例3 [0024]實施例I所述的超聲波無損探傷器，如附圖3所示的并聯(lián)限幅保護電路是由于探頭是收發(fā)一體的，探頭激勵高壓將輸入到接收通道。如果不能對此信號進行限幅，將損壞接收通道電路元件，并使接收通道在激勵脈沖之后一段時間不能正常接收缺陷信號，從而造成對鋼管近表面探傷誤判。本系統(tǒng)采用并聯(lián)限幅保護電路，由于在系統(tǒng)的設(shè)計中采用的是單探頭，而發(fā)射電壓的幅值高達幾百伏，為了保護放大電路工作器件的安全，必須采用限幅電路。二極管D3和D4分別對正向和負向大脈沖信號進行限幅，保護了接收通道，提高了接收通道后續(xù)電路的反應靈敏度。由于超聲信號頻率較高，這要求二極管D3和D4具有較高的反應速度和承受約400V反向電壓。圖中電容C主要的作用是隔直，設(shè)計中選用了 O. 01 μ f 的陶瓷電容。[0025]實施例4 [0026]實施例I所述的超聲波無損探傷器，如附圖4所示的放大電路是由于超聲波探頭接收回來的信號幅度十分微弱(一般幾十毫伏)，為了將信號放大到采集卡合適的量程中， 需要對信號進行放大或衰減。為了對信號幅度進行定量評定，首先要求放大器的輸出電壓與輸入電壓成線性關(guān)系。為了能夠測量幅度的變化值，在接收的信號進入放大器前，先經(jīng)過已校準的衰減器，以便對信號幅度定量調(diào)節(jié)，用于不同信號幅度比較。[0027]由衰減器、增益控制接口和增益放大器三部分組成。信號經(jīng)衰減器衰減后，再通過定增益放大器放大。衰減器的精度為±2%。超聲波回波信號在未經(jīng)放大時幅值僅O. 2V，且含有大量的噪聲，信噪比(SNR)較低，從波形上很難辨別出缺陷回波和底面回波。經(jīng)過帶通濾波器濾波和AD603放大后信號的幅值有2V左右，信噪比得到很大提高，能夠比較清晰的辨別出缺陷回波的波形。當AD603輸出端VOUT與反饋端FDBK接上反饋電阻時，Gain (dB) =40 Vg +20;此時增益范圍為OdB +40dB，本設(shè)計中通過調(diào)節(jié)可變電阻把放大倍數(shù)變?yōu)?0倍。[0028]實施例5 [0029]實施例I所述的超聲波無損探傷器，電路如附圖5所示的濾波電路是在回波信號中，有效信號的頻率為超聲波探頭的固有頻率，但是在接收信號中存在了各種頻率成分的雜波信號，因此在對信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換之前，需采用濾波器對信號中的雜波進行濾除。濾波器是一種允許具有特定頻率范圍的信號通過，并且衰減其他所有信號的設(shè)備。一個理想的濾波器在它的通帶內(nèi)的所有頻率有一個理想的增益，在它的通帶以外的所有頻率的增益為零，因此被廣泛地應用于從復雜信號中提取所期望的頻率部分，并且濾掉不期望的頻率部分。設(shè)計中我們利用集成運放MAX4104構(gòu)成二階壓控電壓源帶通濾波電路，用以對信號放大過程中引入的噪聲進行控制。[0030]實施例6 [0031]實施例I所述的超聲波無損探傷器，如附圖6所示的檢波電路是為了獲得被檢測物體的檢測信息，就需要對回波信號進行解調(diào)。在探傷儀中主要是需要幅值調(diào)制信息，故需采用幅值解調(diào)。幅值解調(diào)就是從振幅收調(diào)制的高頻信號中還原出調(diào)制信號。常用的檢波電路很多，這里采用二極管峰值包絡檢波電路。[0032]實施例7 [0033]實施例I所述的超聲波無損探傷器，單片機是本設(shè)計采用的AT89C51是一款內(nèi)含 4K字節(jié)可編程可擦除的快閃存儲器，128個字節(jié)RAM、低電壓、高性能CMOS結(jié)構(gòu)的8位單片機。采用ANTIEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和快閃存儲器組合在單個芯片中，AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且廉價的方案。
權(quán)利要求1.一種超聲波無損探傷器，其組成包括殼體，其特征是所述的殼體內(nèi)裝有可編程邏輯控制器件，所述的可編程邏輯控制器件連接光電耦合電路、單片機、數(shù)據(jù)存儲器，所述的單片機連接通訊接口電路，所述的光電耦合電路通過超聲激磁電路連接探頭，所述的探頭通過并聯(lián)限幅保護電路連接放大電路，所述的放大電路通過濾波電路連接檢波電路，所述的檢波電路通過A/D轉(zhuǎn)換電路連接所述的數(shù)據(jù)存儲器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波無損探傷器，其特征是所述的數(shù)據(jù)存儲器連接所述的可編程邏輯控制器件，所述的可編程邏輯控制器件連接所述的A/D轉(zhuǎn)換電路，所述的單片機連接所述的可編程邏輯控制器件，所述的通訊接口電路連接所述的單片機。
專利摘要超聲波無損探傷器。鋼管在生產(chǎn)和加工的過程中，其內(nèi)部或者外部會產(chǎn)生分層、裂紋等各種缺陷；在檢驗生產(chǎn)的鋼管是否合格時，需要進行探傷檢驗。本產(chǎn)品其組成包括:殼體(1)，所述的殼體內(nèi)裝有可編程邏輯控制器件CPLD(2)，所述的可編程邏輯控制器件CPLD連接光電耦合電路(3)、單片機MCU(4)、數(shù)據(jù)存儲器RAM(5)，所述的單片機MCU連接通訊接口電路(6)，所述的光電耦合電路通過超聲激磁電路(7)連接探頭(8)，所述的探頭通過并聯(lián)限幅保護電路(9)連接放大電路(10)，所述的放大電路通過濾波電路(11)連接檢波電路(12)，所述的檢波電路通過A/D轉(zhuǎn)換電路(13)連接所述的數(shù)據(jù)存儲器RAM。本實用新型用于超聲波無損探傷。
文檔編號G01N29/04GK202814927SQ20122045065
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者邢軍, 羅美淑, 馬弘偉, 劉志宇, 陳麗敏, 周鵬 申請人:牡丹江師范學院