超声波检测系统设计Word文档格式.docx
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关键词超声波探伤虚拟仪器CPLD单片机
Abstract
Intheproductionandprocessingofironandsteelmaterials,itsinternalandexternalwillproducealayered,cracksandotherdefects.Therelativelywiderangeofanondestructivetestingmethodisultrasonicflawdetectionthatcannotdamagetheobjecttobedetectedintheinternalstructureofthepremiseoftestingwiththebasisoftheultrasonicflawdetectiontheory,theCPLDandMCUarethecoreofsystemdevelopmentofultrasonictestingsystem.Intheprocess,todesignituseamodulardesigntoimprovethereliabilityofthesystem;
andselectlowcostMCUsingle-chipmicrocomputerandprogrammablelogiccontroldeviceCPLDinthemaincontrolchiptoenhancethesystemflexibility.
Inthepaper,theultrasonicdetectiontechniqueisintroduced,andthenthebasictheoryofultrasonictestingiddiscussed.Thenthedesignofthedigitalultrasonicflawdetectorinthegeneraldesignandthefunctionalmoduleisdiscussed,thenfocusesonthehardwaredesignofultrasonicdetectionsystem,includingtheultrasonictransmittingcircuit,receivingcircuit,MCUmoduleanddataacquisitionandprocessingsystemdesign.FinallyusingLabVIEWonultrasonicdetectionsystemforthesoftwaredesign,thesystemsoftwaredesignoftheoverallprocess,ultrasonicexcitationpulsesignalgenerating,dataacquisitionsystemcontrollogicinthispaper.
KeywordsUltrasonicexaminationVirtualInstrumentCPLDMCU
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摘 要I
AbstractII
第1章绪论1
1.1课题背景1
1.2超声波的概念和方法1
1.2.1超声波检测技术2
1.2.2超声无损检测的发展趋势2
1.2.3国内外发展状况3
1.3虚拟仪器的发展4
1.3.1虚拟仪器的概念4
1.3.2虚拟仪器的优点4
1.4本设计研究内容及研究意义5
第2章超声波及超声波检测的原理6
2.1超声波6
2.1.1超声波的分类6
2.1.2超声波的传播衰减7
2.1.3超声波的速度及波长7
2.1.4超声波探伤的原理8
2.2探头的选择及缺陷的定位10
2.2.1探头10
2.2.2探头频率的选择10
2.2.3判断缺陷的存在11
2.2.4缺陷的定位12
第3章系统硬件设计15
3.1超声波检测系统总体设计15
3.2超声激励电路16
3.3信号采集电路17
3.3.1限幅保护电路17
3.3.2放大电路18
3.3.3滤波电路18
3.3.4检波电路21
3.3.5A/D转换电路及数据存储电路21
3.4单片机及CPLD电路22
3.5其他电路的设计24
3.5.1光电耦合电路24
3.5.2电源电路25
3.5.3通讯接口电路26
第4章系统软件设计28
4.1LabVIEW的程序结构28
4.2上位机软件设计28
4.3下位机软件部分设计29
4.3.1数据采集31
4.3.2CPLD的程序设计31
4.3.3MCU的程序设计32
结论34
致谢35
参考文献36
CONTENTS
Abstract(Chinese)I
Chapter1Introduction1
1.1Projectbackground1
1.2Theconceptandmethodofultrasonic1
1.2.1Ultrasonictestingtechnology2
1.2.2Developmenttrendsofultrasonictesting2
1.2.3Thedomesticandforeigndevelopmentcondition3
1.3Virtualinstrumentdevelopment4
1.3.1Theconceptofvirtualinstrument4
1.3.2Theadvantagesofvirtualinstrument4
1.4Thistopicresearchsignificanceandtheresearchcontent5
Chapter2Ultrasonicandultrasonicdetectionprinciple6
2.1Ultrasonicwave6
2.1.1Ultrasonicclassification6
2.1.2Ultrasonictransmissionattenuation7
2.1.3Ultrasonicvelocityandwavelength7
2.1.4Theprincepleofultrasonicflawdetection8
2.2Probeselectionandlocationofdefects10
2.2.1Probe10
2.2.2Probefrequencyselection10
2.2.3Judgingthedefects11
2.2.4Defectlocation12
Chapter3Systemhardwaredesign15
3.1Ultrasonicdetectionsystemdesign15
3.2Ultrasonicexcitationcircuit16
3.3Signalacquisitioncircuit17
3.3.1Limitingprotectioncircuit17
3.3.2Amplifyingcircuit18
3.3.3Filtercircuit18
3.3.4Detectioncircuit21
3.3.5TheA/Dconvertingcircuitandadatastoragecircuit21
3.4SinglechipMCUandCPLDcircuit22
3.5Theothercircuitdesign24
3.5.1Aphotoelectriccouplingcircuit24
3.5.2Powersupplycircuit25
3.5.3Communicationinterfacecircuit26
Chapter4Systemsoftwaredesign28
4.1Virtualinstrumentsystemandconstructionmethod28
4.2Thefrontpanelandthesamplingprocedure28
4.3Theoverallprocessofsystemhardware29
4.3.1Dataacquisition31
4.3.2CPLDprogramdesign31
4.3.3MCUprogramdesign32
Conclusions34
Acknowledgements35
Appendix36
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绪论
1.1课题背景
随着我国现代化工业的飞速发展,高质量的材料是其重要的保障。
为确保材料的质量,必须采用不破坏其性质的有效检测方法,以确保材料的安全性和可靠性,这种技术便是无损检测技术。
在五大常用无损检测(射线检测、磁粉检测、超声波检测、渗透检测和涡流检测)技术中,超声波检测技术是使用的最为广泛的一种[1]。
超声波检测技术与其它的无损检测技术相比,具有应用范围广、对人体无害、易于使用、成本低、穿透力强、定位准确、以及便于现场操作等特点。
超声波检测技术已广泛的应用在现代工业的各个方面,在产品设计、制造、产品测试和设备服务等各个阶段发挥了重要作用。
随着计算机技术和高速设备的不断发展,使得超声波检测技术得以进一步的完善。
超声波检测已被广泛的应用,然而传统的超声波检测技术对缺陷的显示不是很直观,探伤技术难度大,容易受到其他因素的影响,它只能显示在屏幕上出现的即时回波信号,无记录和数据分析功能,检测员只能凭经验判断被检测的材料是否有缺陷,给测试结果带来了不便。
若需要记录相关信息,只能将超声波探伤仪的输出连接到记录仪上进行记录。
无纸记录仪只能记录很短的一段信息,而有纸记录仪只能将
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