【正文】 。當(dāng)二界面脫粘時(shí)，此頻率的聲波在絕熱層中產(chǎn)生諧振，再采用多次發(fā)射技術(shù)顯示。隨著微機(jī)和單片機(jī)的推廣使用，實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)化與過程控制相結(jié)合的分組分布式計(jì)算機(jī)控制使控制技術(shù)的水平發(fā)展到了一個(gè)嶄新的階段。從變換器轉(zhuǎn)換成模擬量，再經(jīng)反多路開關(guān)(也稱多路分配器)與相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，并對(duì)被測(cè)參數(shù)進(jìn)行控制。驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)：微機(jī)控制系統(tǒng)的都是通過這部分來完成其要求的任務(wù)的。它對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析從而得出工件的檢測(cè)信息，做出此信息的數(shù)字圖像，并對(duì)工件是否合格做出判斷。檢測(cè)開始，先通過上位機(jī)的用戶交互界面設(shè)置實(shí)驗(yàn)參數(shù)，并將所設(shè)置的實(shí)驗(yàn)參數(shù)發(fā)送到下位機(jī)。該檢測(cè)系統(tǒng)借助數(shù)控機(jī)床的三軸聯(lián)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)探測(cè)器對(duì)齒輪的各種掃描運(yùn)動(dòng)：齒輪相對(duì)于探測(cè)器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、探測(cè)器相對(duì)于齒輪的水平移動(dòng)、探測(cè)器相對(duì)于齒輪的垂直移動(dòng)、探測(cè)器 齒輪缺陷超聲波自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)示意圖相對(duì)于齒輪的齒形面的曲線運(yùn)動(dòng)等。外部觸發(fā)的極性可以選擇為“上升邊沿“或“下降邊沿“有效；輸入范圍，雙極性，輸入幅度：2V，% FSR，分辨率12位177。系統(tǒng)中的下位機(jī)控制卡是控制的核心組成部分，控制卡需要控制和協(xié)調(diào)探傷儀的探頭發(fā)射脈沖、A/D采集卡的采集脈沖、接收傳感器信號(hào)，切換選擇探傷儀和探頭、控制選擇工作模式、與上位機(jī)通訊等。正因?yàn)閱纹瑱C(jī)有著上述諸多的優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)簡單且性價(jià)比高使得其適合在本系統(tǒng)中的應(yīng)用。開發(fā)工具采用簡單易學(xué)且功能完善的Portel電子CAD軟件。前已敘述，在本系統(tǒng)中擬選用與MSC51系列兼容的ATMEL公司的89系列處理器，包括AT89C205AT89C5AT89C5AT89S5AT89S52幾種。CPU寫SBUF，就是修改發(fā)送寄存器；讀SBUF，就是讀接收寄存器。定時(shí)器定時(shí)的實(shí)質(zhì)是對(duì)固定頻率的脈沖計(jì)數(shù)。形成壓控振蕩器（VCO）的控制電壓Uc。 1腳相位輸出端，環(huán)路人鎖時(shí)為高電平，環(huán)路失鎖時(shí)為低電平。 10腳解調(diào)輸出端，用于FM解調(diào)。1．8253芯片介紹 8253是NMOS工藝制成的一種可編程定時(shí)／計(jì)數(shù)器，有三個(gè)十六位計(jì)算器，其計(jì)數(shù)頻率范圍為0 ~ ， 用+5V單電源供電。對(duì) 5512F 電路，單片機(jī)還需要生成一個(gè)秒脈沖輸出信號(hào)。UART是可編程的全雙工的串行口，有兩個(gè)緩沖器SBUF，一個(gè)做為發(fā)送緩沖器，一個(gè)做為接收緩沖器。探頭的輸入阻抗只有不到一歐姆，示波器和采集卡的輸入阻抗則在一千歐姆以上，所以結(jié)合探傷儀和探頭不同的特點(diǎn)，綜合使用了以上各種控制方法：對(duì)于探傷儀觸發(fā)脈沖，使用74LS125和74LS126兩個(gè)總線緩沖器；對(duì)于探傷儀的輸出采用一個(gè)二選一模擬開關(guān)；對(duì)于探傷儀的探頭采用了幾個(gè)繼電器的組合。電磁干擾的傳播途徑一般分為傳導(dǎo)耦合和輻射耦合兩種方式，通常也叫“路” 形式和“場”的形式干擾。在齒輪檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中，根據(jù)系統(tǒng)本身的特點(diǎn),分別從單片機(jī)控制卡和檢測(cè)系統(tǒng)總體兩方面考慮采取抑制干擾的措施。CMOS 標(biāo)準(zhǔn)（Complementary MetalOxideSimiconductor） 是互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體的簡稱，與 TTL 一樣，它也是一種半導(dǎo)體的制造工藝，由CMOS 工藝制造出的集成電路稱為CMOS器件，CMOS 器件耗電量極低，并且允許低電壓工作。（4）位于電路板邊緣的器件，離電路板邊緣最低不小于2mm，一般大于5mm。對(duì)于數(shù)字電路，地線應(yīng)閉合成環(huán)路，以提高抗噪聲能力。（6）盡量少用過孔，減少電阻、電容、電感的數(shù)量。去藕電容一方面提供和吸收該集成電路開門關(guān)門瞬間的充放電能量，另一方面能旁路掉該器件的高頻噪聲。（2）模擬、數(shù)字及高、中、低速邏輯電路要分開布局。要盡量選擇集成化程度高，抗干擾能力強(qiáng)，功耗小的電子器件；選用經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)證明性能優(yōu)良的定型元件；盡量選用符合國家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)的元器件，以保證可替換性。在工業(yè)現(xiàn)場，輸入輸出的信號(hào)線和控制線很多，不可避免地要將干擾引入系統(tǒng)；當(dāng)有大的電器設(shè)備漏電，接地系統(tǒng)不完善，或者測(cè)量部件絕緣不好，都會(huì)使通道中串入很高的共模電壓或差模電壓；各通道的線路如果同處一根電纜中或綁扎在一起，各線路間會(huì)通過電磁感應(yīng)而產(chǎn)生相互間的干擾。[35,36] 干擾的三要素 所有的電磁干擾都需要具備干擾源、敏感器和傳播途徑，統(tǒng)稱為電磁干擾的三要素。對(duì)于數(shù)字信號(hào)，使用通用的總線緩沖器即可完成控制；而對(duì)于模擬信號(hào)，一般采用模擬開關(guān)芯片和繼電器。 串口通信模塊在系統(tǒng)檢測(cè)過程中，單片機(jī)系統(tǒng)控制卡與擔(dān)負(fù)著人機(jī)交互和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理任務(wù)的上位機(jī)之間，必須保持可靠的數(shù)據(jù)傳輸。圖 利用晶振和4060產(chǎn)生2Hz信號(hào)第二種是高頻高精度晶體振蕩電路，也叫“高頻石英鐘電路”，由于原來是驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的，所以其輸出間隔是 2*,我們僅僅使用單邊電路，可以得到 30 個(gè)脈沖/S。即fmin＝50Hz，fmax＝1000 Hz，fo＝525 Hz，foffset＝475 Hz 。 16腳電源的負(fù)端和正端。CD4046是通用的CMOS鎖相環(huán)集成電路，其特點(diǎn)是電源電壓范圍寬（為3V－18V），輸入阻抗高(約100MΩ)，動(dòng)態(tài)功耗小，在中心頻率fo為10kHz下功耗僅為600μW，屬微功耗器件。鑒相器用來鑒別輸入信號(hào)Ui與輸出信號(hào)Uo之間的相位差軟件定時(shí)脈沖產(chǎn)生法是使用軟件定時(shí)(即用軟件循環(huán)產(chǎn)生定時(shí))的方法，在單片機(jī)的某一引腳上交替輸出高、低電平。定時(shí)器2中斷：定時(shí)器2做時(shí)鐘，其中斷無效；串口中斷：串口通訊采用了查詢方式，中斷無效；外部中斷0：計(jì)每圈檢測(cè)點(diǎn)數(shù)外部中斷1：計(jì)檢測(cè)圈數(shù)。 SIGNCONDET1 探傷儀一探頭選擇位低電平時(shí)選擇探傷儀一的第一對(duì)探頭；高電平時(shí)選擇探傷儀一的第二對(duì)探頭。 　　 　　用89系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以反復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)；每次試驗(yàn)可以編入不同的程序，這樣可以保證用戶的系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)。單片機(jī)由于具有編程方便、價(jià)格低廉、I/O資源豐富、控制功能強(qiáng)大、易于升級(jí)等優(yōu)點(diǎn)，使得其從問世的那天起便得到了人們的青睞。 研華工控機(jī)性能指標(biāo)CPU內(nèi)存硬盤主板ISA插槽PCI插槽Intel P4 DDR120G研華PCA6006V104數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床是系統(tǒng)中機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制的主要部分，要求能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和上下方向的平動(dòng)，企業(yè)原有的三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床即可以實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集卡：由于檢測(cè)過程中得到的回波信號(hào)頻率約在10MHz左右，根據(jù)采樣定律，為保證可靠的數(shù)據(jù)采集，采集頻率必須大于20MHz，同時(shí)還要求比較高的采樣精度。通過寫入NC代碼實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械掃描系統(tǒng)的控制以及數(shù)據(jù)采集的同步。為了保證數(shù)據(jù)采集卡正確、可靠地采集到超聲波回波信號(hào)，還必須對(duì)數(shù)據(jù)采集卡的采集動(dòng)作進(jìn)行控制。超聲波探傷儀激勵(lì)探測(cè)器發(fā)射超聲波,并把從被檢工件反射或透射的超聲波信號(hào)存儲(chǔ)在數(shù)字探傷儀校 準(zhǔn) 試 件工業(yè)控制機(jī)功能：機(jī)械掃描及控制系統(tǒng)組成：數(shù)控機(jī)床、專用夾具、掃描機(jī)構(gòu)等探傷儀＋超聲探測(cè)器AD數(shù)據(jù)采集卡位置傳感器控制卡（下位機(jī)）圖 超聲檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖的內(nèi)存中。因此，檢測(cè)元件精度的高低直接影響微機(jī)控制系統(tǒng)的精度。微機(jī)控制系統(tǒng)是通過各種接口及外部設(shè)備與生產(chǎn)過程發(fā)生關(guān)系，并對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及控制的。 微機(jī)控制系統(tǒng)概況現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展對(duì)工業(yè)控制技術(shù)也提出了新的要求。三、 諧振法諧振又稱共振。反射縱波和反射橫波傳播到界面1時(shí)，又在介質(zhì)1中產(chǎn)生折射波。超聲波頻率高，則傳播的直線性強(qiáng)，又易于在固體中傳播，并且遇到兩種不同介質(zhì)形成的界面時(shí)易于反射，這樣就可以用它來探傷。系統(tǒng)功能及其技術(shù)指標(biāo)如下：[18]1可檢齒輪范圍：根據(jù)生產(chǎn)需要而定，可適應(yīng)各種類型各種規(guī)格的齒輪內(nèi)部缺陷檢測(cè)； 2檢測(cè)功能：用組合探頭從不同方向自動(dòng)掃查齒輪，一次掃查可以同時(shí)完成整個(gè)齒輪缺陷的檢測(cè)。更嚴(yán)重的后果是產(chǎn)品的競爭能力差，影響產(chǎn)品進(jìn)入國際市場。1978 年 10 月，中國建筑科學(xué)院研制出 JC2 型便攜式超聲波檢測(cè)儀。國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家的超聲無損檢測(cè)技術(shù)的另一個(gè)發(fā)展方向是逐步從 NDI 和 NDT 向 NDE 過渡。包括質(zhì)量在線監(jiān)控和產(chǎn)品的在役檢查，水平普遍提高，應(yīng)用頻度和領(lǐng)域也日益增多。③ 超聲波的能量高：超聲檢測(cè)的工作頻率遠(yuǎn)高于聲波的頻率，超聲波的能量遠(yuǎn)大于聲波的能量。這些都說明超聲無損檢測(cè)的研究勢(shì)頭和其在無損檢測(cè)中的重要地位。1982 年，微處理器控制的探傷儀出現(xiàn)，此后超聲檢測(cè)儀器朝著數(shù)字化、智能化的方向迅速發(fā)展。80 年代，隨著大規(guī)模集成電路和微機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，1983 年德國Krautkramer 公司推出第一臺(tái)便攜式數(shù)字化超聲波探傷儀 USD1 型，采用的是 z80CPU，盡管有許多不足，但已顯示出數(shù)字化超聲波探傷儀強(qiáng)大的生命力。由于美國等發(fā)達(dá)國家在超聲檢測(cè)領(lǐng)域中投資力度比較大，相互之間的競爭激烈，自動(dòng)超聲檢測(cè)技術(shù)和設(shè)備發(fā)展速度非常快，同時(shí)自動(dòng)超聲檢測(cè)系統(tǒng)性能也日趨完善。五十年代末六十年代初，國內(nèi)科研單位進(jìn)口了波蘭產(chǎn)超聲儀，并進(jìn)行仿制生產(chǎn)。我國已經(jīng)制訂了一系列國標(biāo)、部標(biāo)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而且引進(jìn)了 ISO，ATSM 等一百多個(gè)國外標(biāo)準(zhǔn)。齒輪內(nèi)部缺陷的檢測(cè)目前一般都采取手工檢測(cè)方法。（5）第五章介紹了單片機(jī)控制卡的軟件設(shè)計(jì)。設(shè)縱波入射角為，反射縱波的反射角為，反射橫波（變型波）的反射角為，由反射定律可知： 。就象是介質(zhì)1和介質(zhì)3直接耦合，中間不存在介質(zhì)2一樣。自動(dòng)檢測(cè)則是以檢測(cè)系統(tǒng)代替操作人員的部分或全部工作。組成微機(jī)系統(tǒng)的硬件多少也不同．一般根據(jù)控制系統(tǒng)的需要可任意進(jìn)行擴(kuò)展。接口與輸入輸出通道：它是主機(jī)與被控對(duì)象進(jìn)行信息交換的紐帶。通過它人們可以向微機(jī)輸入程序，修改內(nèi)存中的數(shù)據(jù)．顯示被測(cè)參數(shù)以及發(fā)出各種操作命令等。為保證系統(tǒng)提供的檢測(cè)結(jié)果及診斷結(jié)論的可靠性，系統(tǒng)只有經(jīng)過這種校核并自檢確認(rèn)它的正確性，方可進(jìn)入檢測(cè)狀態(tài)。當(dāng)試件在數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)到檢測(cè)起點(diǎn)位置，單片機(jī)系統(tǒng)控制卡檢測(cè)到起始位置時(shí)，數(shù)控機(jī)床停止，并將數(shù)據(jù)采集電路斷開。則圓周周長C=πD＝V（N/f）。單片機(jī)：因?yàn)?253定時(shí)器需要1MHz的時(shí)鐘信號(hào)，此信號(hào)應(yīng)為下位機(jī)控制器利用自身定時(shí)器提供。[2831]這其中PLC（可編程邏輯控制器）是在單片機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，主要是為縮短工程開發(fā)周期而出現(xiàn)的一種產(chǎn)品，跟單片機(jī)最根本的差別就是簡單易用，不需要了解太多的電子電路知識(shí)，編程簡單易學(xué)，其編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握，從而得到了廣泛應(yīng)用。 　　一、89系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 　　89系列單片機(jī)對(duì)一般用戶來說，存在下列很明顯的優(yōu)點(diǎn)： 　　 　　Flash存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦寫1000次以上，因此在系統(tǒng)的開發(fā)過程中可以十分容易進(jìn)行程序的修改，這就大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。－、(，故不分配)：圖 單片機(jī)I/O資源分配原理圖 :MODE 工作模式控制位低電平則用主動(dòng)工作模式，采用部內(nèi)部單片機(jī)控制卡產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖；高電平則用被動(dòng)工作模式，采用外部探傷儀觸發(fā)脈沖。檢測(cè)過程中有檢測(cè)圈數(shù)和點(diǎn)數(shù)等信息需要存儲(chǔ)，檢測(cè)點(diǎn)數(shù)用16位數(shù)存儲(chǔ)，若有幾十圈內(nèi)部RAM即會(huì)溢出，所以需要擴(kuò)充外部RAM。要求這兩路脈沖能根據(jù)檢測(cè)要求的不同由操作人員進(jìn)行設(shè)置。16位計(jì)數(shù)寄存器工作在加1工作方式，即每計(jì)一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)值就加1。鎖相環(huán)對(duì)輸入的固定頻率信號(hào)鎖定以后，鎖相環(huán)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的頻率相等，頻率差為0，只有一個(gè)很小的穩(wěn)態(tài)剩余相差。 時(shí)鐘CLKM接單片機(jī)的1MHz信號(hào)，門控接定時(shí)器0和鎖相環(huán)產(chǎn)生的超聲觸發(fā)脈沖，在AD1和AD2端即可得到延時(shí)后的數(shù)據(jù)采集脈沖。但市場上已經(jīng)較難購買到 5512F 電路了，而且工作電壓與其他電路不匹配，其輸出電壓還需要重新調(diào)整。因此，單片機(jī)系統(tǒng)與工控機(jī)之間串行通信的硬件電路比較簡單，只需通過電平轉(zhuǎn)換芯片將TTL電平轉(zhuǎn)換為232電平即可。 光電傳感器結(jié)構(gòu)圖時(shí)，外接電路給二極管加載工作電流使二極管發(fā)光，并通過槽壁上小孔照射到光敏晶體管上，使光敏晶體管導(dǎo)通。在實(shí)際工程中,電磁干擾的傳播和耦合很少以單一形態(tài)發(fā)生,而是多種耦合特性的組合。首先需要消除、抑制干擾源，這是最積極主動(dòng)而且最徹底的抗干擾措施，因?yàn)樗軓母旧舷蓴_；其次是切斷干擾傳遞途徑，干擾途徑籠統(tǒng)的可分為傳導(dǎo)和耦合，對(duì)于傳導(dǎo)，通常采用阻截或給予低阻通路的辦法，使干擾不能進(jìn)入接收電路，對(duì)于耦合通常的辦法是屏蔽。但TTL 器件的作用不可抹殺，時(shí)至今天也還有人在使用標(biāo)準(zhǔn)的TTL電路。數(shù)字電路電源和信號(hào)電平轉(zhuǎn)換過程中會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，并在傳輸線和電源內(nèi)阻上產(chǎn)生壓降，形成嚴(yán)重的干擾。雙面板應(yīng)放置地線網(wǎng)格，上下層垂直走線。采用45176。采用的具體措施為：在印刷電路板的電源入口VCC與GND之間并接去藕電容。[42]首先，要考慮PCB板尺寸大小。另外再數(shù)據(jù)處理階段還可以采用軟件濾波。 干擾分類干擾的主要類型根據(jù)干擾進(jìn)入系統(tǒng)的渠道可分為：空間干擾、過程通道干擾和供電系統(tǒng)干擾。因此在系統(tǒng)檢測(cè)工作臺(tái)上對(duì)應(yīng)于被檢試件的起始、終止位置各安裝一個(gè)槽型光電開關(guān)傳感器，而在軸向移動(dòng)的超聲探測(cè)器上安裝一擋塊，單片機(jī)可以通過槽型光電開關(guān)傳感器的光敏晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)判斷出超聲探測(cè)器檢測(cè)的起始和終止位置。因此實(shí)現(xiàn)串行通訊設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在軟件程序設(shè)計(jì)，本文將在第五章中對(duì)其做詳細(xì)介紹。因此，選用第一種方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。沒有任何分頻和其他多余器件，體積非常小。 基本鎖相環(huán)框圖。若需要產(chǎn)生的方波信號(hào)的頻率為，計(jì)數(shù)初值的計(jì)算方法如下：計(jì)數(shù)初值=由上式可知，若要產(chǎn)生9KHz的方波信號(hào)，由上式求得的計(jì)數(shù)初值不為整數(shù)，計(jì)數(shù)寄存器中的計(jì)數(shù)初值只能是一個(gè)近似值，所以無法得到精確的定時(shí)，也就無法獲得精確的9KHz的方波信號(hào)。利用4047自激單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器或555多諧振蕩器并調(diào)整電路的