一種基于聲發射時間反轉的恒力裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于聲發射時間反轉的恒力裝置，包括檢測裝置和自動調節裝置；所述的檢測裝置包括水平儀、固定支架、絲杠、電磁鐵、彈簧、金屬塊、無線力傳感器和底座；所述的絲杠垂直固定在底座上，固定吊桿通過螺栓連接到絲杠上，并且通過旋轉螺栓可以調節固定吊桿的高度，所述的固定吊桿為T型結構，包括一根橫梁和一根垂直桿，所述的固定吊桿的橫梁上設置有水平儀，所述的電磁鐵為一個長方體結構，固定設置在固定吊桿的垂直桿的底部，所述的電磁鐵的底部通過彈簧固定連接一個金屬塊，金屬塊底端設有一個無線力傳感器。本發明為恒力大小可調的裝置，結構簡單，成本低,制造方便,操作簡單。
【專利說明】一種基于聲發射時間反轉的恒力裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于無損檢測領域，具體涉及一種基于聲發射時間反轉的恒力裝置。
【背景技術】
[0002]聲發射檢測技術屬于無損檢測的范疇，可以利用聲發射技術進行結構健康監測。源定位技術是聲發射技術研宄的核心問題之一，其定位的準確程度反映聲發射源檢測位置與真實位置的符合程度。常見的聲發射源定位方法有區域定位和時差定位。區域定位的局限性在于只能實現粗略的定位，不夠精準；時差定位相對較精準，但需要復雜的算法運算，且易丟失大量的低幅度信號，定位精度又受到波速、衰減、波形、構件形狀等許多易變量的影響。特別是在復合材料中，由于材料的各向異性，聲波在不同方向上傳播的速度不相同，無法進行準確定位。
[0003]源定位技術是聲發射技術研宄的核心問題之一，其定位的準確程度反映聲源檢測位置與真實位置的符合程度。目前的聲發射儀器進行定位仍普遍采用傳統的第一次門檻跨越技術時差定位方法，該方法技術比較成熟，但需要預先給定聲速或實測聲速。復合材料本身的不均勻性、各向異性等特點導致聲速傳播的不確定性，使得復合材料損傷源定位存在著一定的難題。
[0004]聲學中的時間反轉處理引申于光學中相位共軛法，在線性聲學和環境特性保持不變的情況下，根據聲場互易性和波動方程適用性，可以將接受到的信號通過先到后發，后到先發的順序再次發射，在被動目標信號處理中，可以將回波信號通過時反發射則信號會在目標處聚焦，從而加強目標回波幅度，實現定位。運用聲發射時間反轉法對復合材料損傷進行源定位，可以在不需要傳播介質的聲速、尺寸及表面狀態等先驗知識的前提下，實現聲發射源的精準定位。
[0005]聲發射時間反轉源定位需要人為的產生一個沖擊信號源作為聲發射源信號，并且在同一區域產生的沖擊信號源具有可重復性，以充分保證聲發射時間反轉源定位的精確性。因此，有必要設計一種可調恒力裝置，能產生恒定大小的力，在同一區域觸發可重復性的沖擊信號源，作為聲發射時間反轉源定位研宄的輸入信號。
【發明內容】
[0006]本發明針對現有技術的不足，提出了一種基于聲發射時間反轉的恒力裝置。
[0007]本發明一種基于聲發射時間反轉的恒力裝置，包括檢測裝置和自動調節裝置； 所述的檢測裝置包括水平儀、固定支架、絲杠、電磁鐵、彈簧、金屬塊、無線力傳感器和底座；所述的絲杠垂直固定在底座上，固定吊桿通過螺栓連接到絲杠上，并且通過旋轉螺栓可以調節固定吊桿的高度，所述的固定吊桿為T型結構，包括一根橫梁和一根垂直桿，所述的固定吊桿的橫梁上設置有水平儀，所述的電磁鐵為一個長方體結構，固定設置在固定吊桿的垂直桿的底部，所述的電磁鐵的底部通過彈簧固定連接一個金屬塊，金屬塊底端設有一個無線力傳感器。
[0008]所述的自動調節裝置，包括按鍵輸入裝置、MCU單片機、A/D模塊、D/A模塊、放大電路和液晶顯不屏；
所述的MCU單片機的信號接收端口通過A/D模塊與無線力傳感器的信號輸出端口連接，MCU單片機的控制信號輸出端口通過D/A模塊以及放大電路與電磁鐵連接，MCU單片機的顯示信號輸出端口與液晶顯示屏連接，按鍵輸入裝置的信號輸出端口與MCU單片機的按鍵信號輸入端口連接。
[0009]本發明的有益效果在于:能夠通過按鍵精確設定初始值，并且在液晶顯示器上直觀顯示，并且數值精確；本發明為恒力大小可調的裝置，結構簡單，成本低，制造方便，操作簡單。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是恒力裝置系統整體結構示意圖；
圖2是恒力裝置系統自動調節裝置部分的原理圖；
圖3是恒力裝置系統工作流程圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述:
如圖1所示，一種新型的恒力裝置系統，包括檢測裝置和自動調節裝置，
所述的檢測裝置包括水平儀1、固定支架2、絲杠3、電磁鐵4、彈簧5、金屬塊6、無線力傳感器7和底座9 ;所述的絲杠3垂直固定在底座9上，固定吊桿2通過螺栓連接到絲杠3上，并且通過旋轉螺栓可以調節固定吊桿2的高度，所述的固定吊桿為T型結構，包括一根橫梁和一根垂直桿，所述的固定吊桿2的橫梁上設置有水平儀1，所述的電磁鐵4為一個長方體結構，固定設置在固定吊桿2的垂直桿的底部，所述的電磁鐵4的底部通過彈簧5固定連接一個金屬塊6，金屬塊6底端設有一個無線力傳感器7。
[0012]如圖2所示，所述的自動調節裝置，包括按鍵輸入裝置、MCU單片機、A/D模塊、D/A模塊、放大電路和液晶顯示屏；
所述的MCU單片機的信號接收端口通過A/D模塊與無線力傳感器的信號輸出端口連接，MCU單片機的控制信號輸出端口通過D/A模塊以及放大電路與電磁鐵連接，MCU單片機的顯示信號輸出端口與液晶顯示屏連接，按鍵輸入裝置的信號輸出端口與MCU單片機的按鍵信號輸入端口連接。
[0013]如圖3所示，本發明的工作流程如下:
I待水平儀測定整個裝置系統處于水平狀態和固定吊桿通過螺栓在絲杠上調整到適當位置并固定好之后，將復合材料構件8設置在底座9上，并位于無線力傳感器7下方；
2在按鍵輸入裝置上設定初始值；
3給定MCU單片機輸出一個任意的信號，通過D/A模塊和放大電路至電磁鐵裝置，使得電磁鐵通電產生一定的磁力，進一步使彈簧壓縮具有一定的彈性勢能，
4中斷MCU單片機的輸出信號，電磁鐵失電，磁力消失，彈簧向下伸長，釋放彈性勢能，使得無線力傳感器與被測復合材料構件相撞擊，無線力傳感器獲得一定的沖擊力，并將沖擊力的信號通過A/D模塊輸入至MCU單片機中， 5在于單片機相連的液晶顯示屏上顯示設定的初始值和無線力傳感器的反饋值，通過自反饋控制使得無線力傳感器的反饋值在偏差允許范圍內達到與初始值基本一致的要求，即完成恒力輸出，并且恒力可控。
[0014]本說明書實施例所述內容僅僅是對發明構思所實現形式的部分列舉，本發明的保護范圍不應當僅局限于實施例所陳述的具體形式，本發明的保護范圍及本領域技術人員根據本發明的技術構思所能想到的等同技術手段。
【權利要求】
1.一種基于聲發射時間反轉的恒力裝置，包括檢測裝置和自動調節裝置； 所述的檢測裝置包括水平儀、固定支架、絲杠、電磁鐵、彈簧、金屬塊、無線力傳感器和底座； 所述的絲杠垂直固定在底座上，固定吊桿通過螺栓連接到絲杠上，并且通過旋轉螺栓可以調節固定吊桿的高度，所述的固定吊桿為T型結構，包括一根橫梁和一根垂直桿，所述的固定吊桿的橫梁上設置有水平儀，所述的電磁鐵為一個長方體結構，固定設置在固定吊桿的垂直桿的底部，所述的電磁鐵的底部通過彈簧固定連接一個金屬塊，金屬塊底端設有一個無線力傳感器； 所述的自動調節裝置，包括按鍵輸入裝置、MCU單片機、A/D模塊、D/A模塊、放大電路和液晶顯不屏； 所述的MCU單片機的信號接收端口通過A/D模塊與無線力傳感器的信號輸出端口連接，MCU單片機的控制信號輸出端口通過D/A模塊以及放大電路與電磁鐵連接，MCU單片機的顯示信號輸出端口與液晶顯示屏連接，按鍵輸入裝置的信號輸出端口與MCU單片機的按鍵信號輸入端口連接。
【文檔編號】G05D15/01GK104483394SQ201410548583
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年10月16日 優先權日:2014年10月16日
【發明者】王強, 葉榮耀, 范昕煒, 谷小紅 申請人:中國計量學院