【正文】 當(dāng)然，指令的自檢是以所用到的寄存器和存儲器是完好的為前提的，若所用到存儲器或寄存器有問題，此時(shí)系統(tǒng)仍然認(rèn)為是系統(tǒng)的指令系統(tǒng)有問題。即安排好前臺程序和后臺程序。其原因是，這樣可以節(jié)省經(jīng)費(fèi)開支，減少因硬件的增加而降低系統(tǒng)可靠性的隱患，并且軟件設(shè)計(jì)靈活、方便、易于修改，在許多方面可以取代甚至超過硬件的功效。對于消除電子線路本身的干擾：（1）對于來自系統(tǒng)內(nèi)部的干擾，采用了性能比較優(yōu)良的芯片。圖411 面板刻度 圖412 20極讀出器當(dāng)工件上裂紋缺陷超出一定的深度，系統(tǒng)便驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。圖49 單片機(jī)與D/A接口電路鍵盤是一組按鍵開關(guān)的集合，是控制命令和參數(shù)的主要輸入口。通過和控制處理器相連的串行數(shù)據(jù)鏈路傳送控制命令，用軟件對通道選擇和輸入端進(jìn)行配置。只要輸入電壓UiUc，則二極管Dl截止。故本系統(tǒng)采用LC振蕩電路來作為激勵(lì)源，如下圖44所示。如圖42所示。第2列由B測量線圈內(nèi)徑所占有，那么，在第2列的三個(gè)字碼“l(fā)’’的位置，即B所在席位；在第2列的三個(gè)字碼“2”的位置，即B所在席位；同理“3”。正交表正交表是已經(jīng)制作好的規(guī)格化的表，是正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本工具。這樣，我們便可把試驗(yàn)中的因素水平表示為：A (測量線圈匝數(shù))A=300匝、A=400匝、A=500匝。單因素優(yōu)選法，、分?jǐn)?shù)法、對半法等；雙因素優(yōu)選法，有平行線法、交替法、調(diào)優(yōu)法等。如圖33所示。本課題采用表面放置，絕對，互感式渦流傳感器結(jié)構(gòu)。即由測量線圈中感生電壓的變化來反映工件上被測參數(shù)的變化。根據(jù)它們的工作方式，可分為以下三類：絕對式渦流傳感器；差分式渦流傳感器；絕對式和差分式組合渦流傳感器。渦流傳感器的數(shù)值方法(有限元和有限微分法)從完全不同的角度解決了同一個(gè)基本問題，這是麥克斯韋爾方程在有限空間中求解。有必要加緊研制適合各種應(yīng)用場合的高性能新式探頭。當(dāng)探頭靠近受檢對象時(shí)，在線圈接觸材料表面的那一時(shí)刻，阻抗的實(shí)部和虛部發(fā)生變化，這就是“零提離阻抗”。令 式（） 式（）式()式（）中a，a是積分系數(shù)。大多數(shù)非磁性材料的檢查采用的頻率是數(shù)千赫茲，檢測磁性材料則采用較低頻率。則空線圈阻抗Z。在渦流檢測中，工件要檢測的信號是來自檢測線圈的阻抗或次級線圈感應(yīng)電壓的變化，由于影響阻抗和電壓的因素很多，各因素的影響程度也不同，因此，要從這諸多的因素中提取出有意義的檢測信號，渦流檢測設(shè)備必須具備對信號進(jìn)行處理的功能，以達(dá)到消除干擾信號的目的。同時(shí)渦流也產(chǎn)生相同頻率的磁場，其方向與線圈磁場方向相反。結(jié)果顯示，該方法優(yōu)化設(shè)計(jì)的傳感器與經(jīng)驗(yàn)法相比，靈敏度和線性度都有了明顯的提高。遺傳算法的特點(diǎn)是容易找到全局最優(yōu)解，且不要求目標(biāo)函數(shù)的連續(xù)可微性[14]。表面裂紋檢測屬于無損檢測的一個(gè)應(yīng)用，針對重軌部件的特點(diǎn)：鐵磁性材料，形狀不規(guī)則，被油污和灰塵覆蓋，通過對比分析目前無損檢測五大常規(guī)方法，可以看出對于重軌部件的裂紋和焊縫檢測，采用渦流法有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：（1）與超聲法相比，超聲法需要耦合劑接觸測量，耦合劑對環(huán)境有一定的污染，且超聲法對檢測操作人員有相當(dāng)高的要求，和要求工件表面較光潔，而渦流檢測對這些要求較弱，超聲法一般用于檢測尺寸較大的試件。超聲檢測超聲波在被檢測材料中傳播時(shí)，材料的聲學(xué)特性和內(nèi)部組織的變化對超聲波的傳播產(chǎn)生一定的影響，通過對超聲波受影響程度和狀況的探測了解材料性能和結(jié)構(gòu)變化的技術(shù)稱為超聲檢測。運(yùn)用無損檢測技術(shù)對產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢測，可以極大地降低成本、確保質(zhì)量、提高壽命。關(guān)鍵詞：無損檢測；渦流檢測；裂紋缺陷；數(shù)據(jù)采集；信號處理內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）the Design of Online Nondestructive Testing System of Complex Crosssection Heavy Rail——Turbulent flow nondestructive inspection partAbstractFirstly, several method of testing crack defect are put forward and pared. Considering of configuration and using characteristic crack, we get the result that the crack defect can be only detected by portable testing instrument. Secondly,the pinciple of eddy current test is on electromagnetic field theory,some important formulas are deduced. Impedance analytical method is presented,through which we analyze some factors that alter testing coil impedance’s value. Then,characteristic frequency of laid test coil is calculated, it is important to select the test frequency.As for the sensor design, a sensor with high performance is designed through modification based on some sensors with better performance. Various factors that influence the sensor performance are analyzed through experiment to optimize the size of coil. Finally used the orthogonal experiment design method, we designed the parameters with reasonable bination, and conpleted the design of sensor system.As for hardware design, in signal converter, in order to improve the sensitivity,the parameter of signal converter is gotten though math illation. Excitation circuit,signal converter circuit, single chip system, demonstration, and alarm part are all given partcular annlysis and design. As for software design, the software is modularized, and every module is designed, then each flow chart is given.Key words: nondestructive testing。最后采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法選定了各參數(shù)的合理組合，完成了傳感器的總體設(shè)計(jì)。因此，必須采用現(xiàn)代檢測技術(shù)，開發(fā)出便攜式探傷儀，以輔助人工檢查，提高工作效率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，排除隱患，做到防患于未然。要求工件不能太厚，以鐵為例，最好不要超過80毫米，其它材料可以根據(jù)其衰減系數(shù)相應(yīng)的加厚或減薄。常用于型材表面裂紋的檢測。渦流法識別缺陷的檢測裝置包括場的發(fā)射、散射場的測量和數(shù)據(jù)處理三個(gè)部分。測量參數(shù)的優(yōu)化技術(shù)：通過研究傳感器的磁場特征從而對傳感器結(jié)構(gòu)以及測量參數(shù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，這也是渦流檢測的一個(gè)重要的研究方向。充分利用迅速發(fā)展的電子技術(shù)和微電子技術(shù)，研制出更為智能化的渦流檢測儀。一工件表面的渦流密度；J一離表面x深度處工件的渦流密度；x一至表面的距離；f一交流電流的頻率。在渦流檢測中，當(dāng)試驗(yàn)線圈遠(yuǎn)離試件或任何其他導(dǎo)電材料或磁性材料時(shí)，其阻抗稱為空線圈阻抗，該阻抗提供了一個(gè)參數(shù)，用于其他阻抗的比較。在渦流檢測中，在載流檢測線圈的作用下，試件中由于電磁感應(yīng)而感生的渦流宛若是在多層密迭在一起的線圈中流過的電流，這樣也可以把被檢測的金屬工件看作一只和檢測線圈交鏈的次級線圈。設(shè)想在被測導(dǎo)體上存在某個(gè)具有特定幾何尺寸的環(huán)域，如圖25所示。減小線圈尺寸將減小一些邊緣效應(yīng)，但線圈尺寸的減小實(shí)際上存在一些限制。結(jié)果顯示，該方法優(yōu)化設(shè)計(jì)的傳感器與經(jīng)驗(yàn)法相比，靈敏度和線性度都有了明顯的提高。渦流探頭設(shè)計(jì)中現(xiàn)有公式的局限性是一個(gè)從事探頭設(shè)計(jì)的人們熟知的事實(shí)?；蚴歉鶕?jù)初始要求用解析表達(dá)式(精確的或大概的)設(shè)計(jì)一個(gè)傳感器，然后通過實(shí)驗(yàn)評價(jià)其性能；如有必要，重復(fù)這一過程直到獲得一種可接受的設(shè)計(jì)。因?yàn)榫€圈電壓(對于恒定電流源)或線圈電流(對恒定電壓源)的變化取決于線圈阻抗的變化，可以用這種方式測量任何導(dǎo)致阻抗變化的材料參數(shù)。在探傷時(shí)，把線圈放置在被檢查工件表面進(jìn)行檢驗(yàn)。如圖32所示，當(dāng)激勵(lì)線圈與測量線圈完全正交(激勵(lì)線圈磁芯軸線與檢測線圈法線平行)時(shí)，探頭工作于空載(置于空氣中不接近金屬工件)或置于完好工件表面時(shí)，在激勵(lì)線圈和渦流場的作用下，測量線圈附近磁力線均平行于測量線圈表面，通過測量線圈磁通為零，由電磁感應(yīng)定律知，測量線圈中感應(yīng)電壓為零；當(dāng)探頭置于工件表面裂紋處時(shí)，裂紋缺陷改變了渦流大小及分布，擾亂了渦流場，使測量線圈中有磁力線通過，從而在測量線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，我們通過對感應(yīng)電壓的監(jiān)測即可拾取試件缺陷信號。[21]正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)解決怎樣一類試驗(yàn)問題任何一項(xiàng)試驗(yàn)，都存在著如何安排試驗(yàn)以及如何分析試驗(yàn)結(jié)果的問題，這就是做試驗(yàn)設(shè)計(jì)所要解決的問題。這項(xiàng)試驗(yàn)中，共有三個(gè)因素，每個(gè)因素都是三個(gè)水平，所以把它叫做三水平三因素試抵簡記為33型試驗(yàn)。（3）較好的組合方案。用正交表安排試驗(yàn)的具體過程如下：（1）排表頭：按照因素水平表中固定下來的三個(gè)因素的次序，A測量線圈匝數(shù)、B測量線圈內(nèi)徑、c激勵(lì)線圈與檢測線圈的距離，順序地放到L(34)上方的三個(gè)縱列上，每列上放一種。渦流檢測的電子電路主要分兩大部分即：：包括振蕩器、信號檢出電路、放大器、顯示器和電源，這些是幾乎所有渦流檢測儀都具有的；：即鑒別影響因素和抑制干擾的電路，這些是隨檢測目的不同而異的[2]。而ICL8038可產(chǎn)生比較恒定的正弦波。幅值檢測電路如圖4 6所示。有兩個(gè)可多路選擇的輸入通道，TLC0832的多路器可用軟件配置為單端和差分輸入。輸出電壓計(jì)算公式如下(滿比例于參考電壓)：2REF其中REF為參考電壓；CODE為輸入二進(jìn)制數(shù)值，范圍為0x000~0xFF0。當(dāng)V+為5V時(shí)，~。對于來自系統(tǒng)外部的干擾：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場可能有大電流、高電壓、電弧放電等情況，這些因素可能會(huì)產(chǎn)生較大的空間電磁干擾。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括硬件和軟件兩部分。設(shè)計(jì)者應(yīng)將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個(gè)執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義。一個(gè)設(shè)計(jì)合理的智能測控系統(tǒng)，應(yīng)該具有自動(dòng)檢測、自動(dòng)故障診斷的功能。ROM的自檢通常采用“校驗(yàn)和法”，即在ROM中保留一個(gè)單元(一般是后一個(gè)單元)，在該單元中寫入的不是程序碼，而是校驗(yàn)字，使ROM中的每一列(即每一字節(jié)的對應(yīng)位)具有奇數(shù)(或偶數(shù))個(gè)“1”，從而使ROM的校驗(yàn)和為全“1”或全“0”，這種校驗(yàn)法稱作ROM的奇偶校驗(yàn)。在該系統(tǒng)中，軟件需要實(shí)現(xiàn)的功能有：系統(tǒng)初始化、系統(tǒng)自檢、發(fā)送激勵(lì)信號的觸發(fā)脈沖、看門狗清零、信號分選多路開關(guān)的控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸出、報(bào)警驅(qū)動(dòng)、以及響應(yīng)鍵盤的顯示回零、增益調(diào)節(jié)中斷子程序等。如軟件數(shù)字濾波被廣泛用于各種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。另外要使電源線、地線與數(shù)據(jù)線傳遞的方向一致，用地線把數(shù)字區(qū)和模擬區(qū)隔離，數(shù)字地與模擬地要分離，寧可繞過也不要交叉，最后接于電源地。單片機(jī)直接控制。但AT89C2051只有兩個(gè)外部中斷，可用一定時(shí)器用作外部計(jì)數(shù)器來擴(kuò)展一外部中斷實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求。其中CS用于片選；CLK用于同步時(shí)鐘的輸入；DI用于串行輸入控制命令，選擇通道及工作模式等；DO用于將轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)串行輸入到單片機(jī)。對電路的主要要求是：，使C3能快速地充電，隨Ui的增大而變化；，開關(guān)S2的泄漏電阻大，A3的輸入阻抗大，使Uo能保持峰值。其中二級管D的作用是防止振蕩產(chǎn)生的電壓信號影響作為開關(guān)使用的三級管的正常工作；振蕩電路中電阻R用于調(diào)整振蕩電路中正弦信號的衰減時(shí)間；L為傳感器中的激勵(lì)線圈；L為傳感器中的測量線圈。激勵(lì)源電路即振蕩電路，常配以功率放大器，用以向激勵(lì)線圈提供所需頻率及幅度的電流，以便在試件中感生所需強(qiáng)度的渦流。（2）任何兩個(gè)因素的各種不同水平的搭配，在試驗(yàn)中都出現(xiàn)了，并且出現(xiàn)了相同的次數(shù)。其中：L一為正交表代號；9一表中行數(shù)，需要做的試驗(yàn)次數(shù)；3一字碼數(shù)，因素的水平數(shù)；4一表中列數(shù)，最多可安排的因素?cái)?shù)。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)所回答的問題當(dāng)試驗(yàn)因素及其各水平確定后，怎樣進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)?上述列舉的試驗(yàn)中，共有三個(gè)三水平因素，各因素所取的水平相互間全部可能的搭配有3*3*3=33=27種。渦流傳感器參數(shù)選取試驗(yàn)，是探求測量線圈匝數(shù)、測量線圈內(nèi)徑(磁芯直徑)、激勵(lì)線圈與檢測線圈的距離，三者以怎樣的參數(shù)組合時(shí)，渦流傳感器性能最好。然而此時(shí)探頭工作于空載和置于工件表面無缺陷處時(shí)測量線圈輸出電壓信號是不同的，也就是產(chǎn)生了提離效應(yīng)。在激勵(lì)線圈上通以一定頻率的正弦波，當(dāng)傳感器沿著試件表面移動(dòng)時(shí)，試件表面在交變磁場作用下會(huì)產(chǎn)生一定分布和大小的渦流；當(dāng)有裂紋時(shí)，渦流分布和大小會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，檢測線圈感應(yīng)渦流反磁場的變化，由硬件電路轉(zhuǎn)化為電信號，從而由其變化反映缺陷的情況。兩種方式都可用于絕對式或差分式渦流傳感器。總體上說，絕對式渦流傳感器最簡單有效，因此可能是最廣