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超声波厚度测试仪的设计.rar

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    超声波 厚度 测试仪 设计
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    科技学院 2011 届本科毕业论文超声波厚度测试仪的设计专 业: 电子信息科学与技术 指导教师: 李良荣 学生姓名: 曹 明 学生学号: 062004100335 中国 贵州 贵阳2011 年 5 月贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 I 页目 录摘 要 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙IIIAbstract ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙IV第 一 章 绪论 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1第 二 章 超声波厚度测试仪的概述 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙22.1 超声检测发展简史 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙32.2 超声波检测的意义 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙32.3 智能仪器的设计原则 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙42.3.1 提高测量精度 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙42.3.2 利用微型计算机进行系统误差补偿 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙42.3.3 增加功能 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙42.3.4 提高自动化程度 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙42.4 超声检测的基本原理: ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙52.4.1 超声波及其波型: ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙52.4.2 声波的传播速度 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙52.5 超声波的物理性质 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙62.5.1 反射和折射 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙62.5.2 波型转换 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙72.5.3 声波的衰减 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙72.5.4 超声波检测装置及探伤法 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙7第三章 超声波厚度测试仪的系统设计 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙93.1 硬件设计 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙93.2 振荡器的特性 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙93.3 复位 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙133.4 中断 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙133.5 中断优先级结构 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙143.6 中断处理 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙143.6.1 发射电路与接收电路 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙16贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 II 页3.6.2 接收电路 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙173.6.3 温度补偿电路 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙213.6.4 ADC0809 中文资料 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙223.7 内部结构 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙223.8 外部特性 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙233.8.1 A/D 转换器的主要参数 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙243.8.2 A/D 转换器与 CPU 的接口方法 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙243.9 中断法 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙253.10 软件设计 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙253.10.1 系统软件 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙253.10.2 测量算法及功能程序设计 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙273.11 抗干扰设计 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙303.11.1 硬件方面 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙303.11.2 软件方面 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙303.11.3 随机误差与数字滤波 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙30总结 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙32参考文献 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙33致谢 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙34贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 III 页超声波厚度测试仪的设计摘 要随着超声技术的不断发展,其应用渗透到各个领域。超声波测厚仪是一种体型小巧.携带方便的测量仪器,其精确的测量精度和测量范围,以及其做工精细,一直被我们视为测量厚度的首选仪器。由于超声波处理方便,并且具有良好的指向性,超声技术测量金属,非金属材料的厚度,既快又准确,无污染,尤其是在只许可一个侧面可按触的场合,更能显示其优越性,无损检测技术是现代工业众多领域中保证产品质量及性能、稳定生产工艺的重要手段,其技术水平反映该部门、该行业、该地区甚至该国的工业技术水平。而超声无损检测技术是一门综合性很强的边缘应用科学,在众多无损检测技术中超声检测是一种重要的无损检测技术。与其它常规无损检测技术相比,具有被测对象范围广,检测深度大,缺陷定位准确,检测灵敏度高;成本低,使用方便;对人体无害以及便于现场使用等特点而被我们广泛运用。本文应用单片机和超声波技术研究出的测厚仪,可广泛应用于机械制造等行业对材料的厚度和腐蚀的测量。关键词:超声检测;测厚仪;单片机贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 IV页The design of ultrasonic thickness testerAbstractWith the continuous development of ultrasonic technology and its application to infiltrate fields. Ultrasonic thickness gauge is a compact size allows measuring instrument. Easy to carry, the precise measuring precision and measuring range, and its fine workmanship, was regarded as the preferred instrument measuring thickness. Because of ultrasonic treatment is convenient, and has good directivity ultrasonic technology, measuring metal, non-metallic material thickness, is fast and accurate, no pollution, especially in only one aspect can be licensed by the touch of the occasion, can demonstrate its advantages, nondestructive testing technology is the modern industry in many areas to ensure the product quality and performance, stable production process, the important means of reflecting the department, technical level of the industry, the region even the country's industrial technology level. And ultrasonic nondestructive testing technology is a comprehensive strong edge applied science, in numerous nondestructive testing technology of ultrasonic testing technology is an important nondestructive testing technology. And other regular nondestructive testing technology, has compared the tested object detection range, the large depth, defect detection sensitivity high accurate orientation; Low cost, easy to use; convenient for field use characteristic and widely used by us. This paper applies single-chip and ultrasonic technology research out of the thickness gauge, can be widely used in mechanical manufacturing industries to material thickness and corrosion of measurement. Keywords: Ultrasonic testing,Thickness ,SCM贵州大学科技学院本科毕业论文 第 1页 第 一 章 绪论超声波是一种机械纵波,是由于机械振动在弹性介质中产生的波动。当超声波在同一均匀介质之中传播时,波速为一个常数。当超声波从一种介质传播到另一种介质时,在两介质的分界面上会发生反射。用超声波厚度测试仪进行厚度测量时,超声信号经过运算放大器放大及比较器的转换后,进行数据采集和处理。由 CPU 直接产生脉冲触发超声波换能器,产生超声波。再由 CPU 采集经过比较器转换的回波信号,并对其进行分析和计算。本次课程设计就是超声波厚度测试仪。随着现代社会电子科技的迅速发展,需要我们要理论联系实际,电子技术课程设计的进行使我们有了这个非常宝贵的机会,通过这种综合性训练,要求我们达到以下目的和要求:1 结合课程中所学到的理论知识,独立设计方案。2 学会查阅相关手册与资料,通过查阅手册和文献资料,进一步熟悉常用电子器件类型和特性,并掌握合理选用的原则,培养独立分析和解决问题的能力。这次课程设计是对我们所学习的电子技术的一次实际应用,也是对我们所学知识的一次练习和提高。贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 2 页第 二 章 超声波厚度测试仪的概述超声波测厚仪按工作原理分:有共振法、干涉法以及脉冲反射法等几种,由于脉冲反射法并不涉及共振机理,与被测物表面的光洁度关系不密切,所以超声波脉冲法测厚仪是最受用户欢迎的一种仪表。由于超声波处理方便,并且具有良好的指向性,超声技术测量金属,非金属材料的厚度,既快又准确,无污染,尤其是在只许可一个侧面可按触的场合,更能显示其优越性,广泛用于各种板材、管材壁厚、锅炉容器壁厚及其局部腐蚀、锈蚀的情况,因此对冶金、机械、电力、等各工业部门的产品检验,对设备安全运行及现代化管理起着主要的作用。超声清洗与超声波厚度测试仪仅是超声技术应用的一部分,还有许多领域都需要应用到超声技术。比如超声波焊接、超声波钻孔、超声波研磨、超声波液位计、超声波物位计、超声波抛光、超声波清洗机、超声马达等等。超声波技术将在各行各业得到越来越广泛的应用 【1】 。超声波厚度测试仪主要由主机和探头两部分组成。主机电路包括发射电路、接收电路、计数显示电路三部分,由发射电路产生的高压冲击波激励探头,产生超声发射脉冲波,脉冲波经介质介面反射后被接收电路接收,通过单片机计数处理后,经液晶显示器显示厚度数值,它主要根据声波在试样中的传播速度乘以通过试样的时间的一半而得到试样的厚度。用公式表示为:D=VT /2式中 V 为被测材料中的声速,T 为超声脉冲在被测件两表面之间往返一次的时间。非智能化单元由 6 部分构成,首先由发射脉冲振荡器产生频率 2kH z 的方波,发送给发射脉冲整形放大电路,使其变成脉冲宽度 3μs,幅度为 100V 的窄脉冲去驱动超声波探头,超声波探头将电脉冲转变成超声波束射入被测物体,然后在被测物体底面发生反射,反射波又被超声波探头接收回去并将其转变成电脉冲,但此时脉冲幅度在传播和转换过程中已被衰减为几毫伏。然后,将接贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 3 页收到的第一次与第二次反射脉冲发送给反射脉冲放大器放大为逻辑电平,经过闸门发生电路产生闸门脉冲。闸门脉冲的前沿和后沿分别由第一次与第二次反射脉冲确定,即闸门宽度为超声波在被测物体内两次反射所用的时间。最后将闸门脉冲和 12.8MH z 的时钟脉冲送给与门电路。闸门脉冲到来时,时钟脉冲通过与门输出。闸门脉冲没来到时与门无时钟脉冲输出。与门通过的时钟脉冲数可反映被测物体的厚度,并将其送入智能化单儿进行相关处理 【2】 。2.1 超声检测发展简史利用超声波来进行无损检测始于上世纪 30 年代。1929 年,前苏联 Sokolov首先提出了用专用超声波探查金属物体内部缺陷的建议。几年后,在 1935 年,他又发表了使用穿透法进行试验的一些结果,但是由于对缺陷检测灵敏度比较低,其应用范围受到很大的限制。20 世纪 40 年代,美国的 Firestone 首次介绍了脉冲回波式超声检测仪,利用该技术,超声波可以从物体的一面发射并接收,且能够检测出小缺陷,比较准确地确定出其位置及深度,评定其尺寸。上世纪60 年代,超声检测仪在灵敏度、分辨力和放大器线性等主要性能上取得了突破性进展,焊缝探伤问题得到了很好的解决。在此基础上,超声检测发展为一个有效而可靠的无损检测手段,并得到了广泛的工业应用。随着电子信息技术和计算机科学技术的发展,超声检测设备不断向小型化、智能化方向发展,形成了能够适应不同用途的多种超声波检测仪器,并于上世纪 80 年代末出现了数字式超声仪器。现在,数字式超声仪器已日趋成熟,正逐渐取代模拟式超声仪器成为主流产品。2.2 超声波检测的意义无损检测技术是现代工业众多领域中保证产品质量及性能、稳定生产工艺的重要手段,其技术水平反映该部门、该行业、该地区甚至该国的工业技术水平。而超声无损检测技术是一门综合性很强的边缘应用科学,在众多无损检测技术中超声检测是一种重要的无损检测技术。与其它常规无损检测技术相比,具有被测对象范围广,检测深度大,缺陷定位准确,检测灵敏度高;成本低,使用方便;速度快,对人体无害以及便于现场使用等特点,己较广泛应用于工业及高技术产业中。超声无损检测技术是国内外应用最广泛、使用频率最高且发展较快的一种无损检测技术,体现在改进产品质量、产品设计、加工制造、贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 4 页成品检验以及设备服役各个阶段,体现在保证机器零件的可靠性和安全性上。2.3 智能仪器的设计原则目前人们习惯用智能传感器这个词来称呼传感器和微型计算机组成的新一代的自动测试系统。智能仪器是计算机科学、电子学、数字信号处理、人工智能、VLSI 等新兴技术与传统的仪器仪表技术的结合。随着专用集成电路、个人仪器等相关技术的发展,智能仪器将会得到更加广泛的应用。作为智能仪器核心部件的单片计算机技术是推动智能仪器向小型化、多功能化、更加灵活的方向发展的动力。智能仪器为体积小、功能齐全的特点,能够完成信号的采集、线性化处理、数字信号处理,控制信号的输出、放大、与其他仪器的接口、与人的交互等功能 【3】 。2.3.1 提高测量精度利用微型计算机操作多次测量和求均值的办法可削弱随机误差的影响。2.3.2 利用微型计算机进行系统误差补偿利用辅助温度传达室感受器和微型计算机进行温度补偿。○ 1利用微型计算机实现线性化,可以减少非线性误差。○ 2利用微型计算机进行测量前的零点调整、放大系数调整和工作中周期调○ 3整零点、入大系数。2.3.3 增加功能利用记忆功能对被测量进行最大值和最小值测量。○ 1利用计算功能对原始信号进行数据处理,可获得新的量值。○ 2利用多个传感器和微型计算机数据处理功能,可以测量场和空间等的新○ 3量值。用软件的办法完成硬件功能,经济并减少体积。○ 4对数字显示可有译码功能。○ 5可用微型计算机对周期信号特征。○ 6对诸多被子测量可有记忆存储功能。○ 72.3.4 提高自动化程度可实现误差自动补偿。可实现检测程序自动化操作。贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 5 页可实现越限自动报警和故障自动诊断。可实现量限自动变换。可实现自动巡回检测。2.4 超声检测的基本原理:2.4.1 超声波及其波型:超声波是频率大于 20KHz 的机械波,在通常的超声检测系统中,用电脉冲激励超声探头的压电晶片,使其产生机械振动,这种振动在与其接触的介质中传播,形成超声波。超声波频率越高,越与光波的某些特性相似。超声波波长 λ、频率 f 与速度 C 的关系为:f/(2.1)由于声源在介质中施加的方向与波在介质中传播的方向不同,声波的波型也不同。声波的波型一般有下列几种:纵波:质点振动的方向和传播的方向一致的波,称纵波。它能在固体、液体和气体中传播。横波:质点的振动方向垂直于传播方向的波,称横波。它只能在固体中传播。表面波:质点的振动方向介于纵波和横波之间,沿着表面传播,振幅随深度增加而迅速衰减的波,称表面波。兰姆波:兰姆波只产生大约一个波长的薄板内,声场遍及整个板的厚度。兰姆波沿着板的两表面及中部传播。2.4.2 声波的传播速度纵波、横波及表面波的传播速度取决于介质的弹性常数及介质的密度。兰姆波的传播速度不仅取决于介质的弹性常数,还取决于介质的厚度及频率。 【7】气体和液体中的声速。由于气体和液体中剪切模量为零,因而在气体和液体中没有横波,只能传播纵波。液体的纵波声速公式为:Kcl(2.2)
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