電磁無損檢測儀硬件系統(tǒng)的畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-21 22:53 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 間可擴(kuò)充到“K字節(jié)，內(nèi)有6個(gè)中斷源和兩個(gè)外部中斷優(yōu)先級。圈4 檢測儀單片機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 信號發(fā)生電路模塊電磁無損檢測（如渦流）是基于電磁感應(yīng)原理的無損檢測技術(shù)。當(dāng)載有交變電流的檢測線圈靠近導(dǎo)體時(shí)，由于交變電流在周圍空間中會產(chǎn)生交變磁場，因而在被測試件（導(dǎo)體）表面產(chǎn)生趨膚效應(yīng)并感應(yīng)出交變電流。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)可使被測試件表面電流達(dá)到均勻分布，從而使周圍磁場也達(dá)到均勻，而當(dāng)被測試件表面有缺陷時(shí)，電流就會發(fā)生畸變，均勻磁場隨之發(fā)生變化，這樣，直接或間接測量出該磁場的變化，就能檢測試件的缺陷。(圖5 )圖5雖然人們在電磁無損檢測方面已取得了許多進(jìn)展，但仍有許多不盡人意之處，其中一個(gè)重要的因素便是檢測系統(tǒng)信號的穩(wěn)定性，這一點(diǎn)對測量結(jié)果會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。因?yàn)樾盘柊l(fā)生電路是整個(gè)檢測系統(tǒng)的信號源，它的信號頻率是否穩(wěn)定將對整個(gè)檢測系統(tǒng)的工作起十分關(guān)鍵的作用，信號頻率不穩(wěn)定會給信號的后續(xù)處理帶來極大的困難，甚至使電磁檢測難以進(jìn)行。為了解決電磁場無損檢測系統(tǒng)中信號頻率易受環(huán)境因素影響而產(chǎn)生波動的技術(shù)難題，提出了一種新的信號發(fā)生電路。該電路具有消除溫度漂移從而保證信號頻率穩(wěn)定不變的特點(diǎn)，這將有利于提高基于電磁場的無損檢測效果。1 電磁場無損檢測對信號的基本要求 在基于電磁場的無損檢測系統(tǒng)中，信號頻率對檢測效果的影響很大。因?yàn)樾盘栴l率不穩(wěn)定將給后繼電路對信號的處理帶來極大的困難，甚至使電磁場檢測難以進(jìn)行。所以，在設(shè)計(jì)電路時(shí)必須采取一系列有效的措施來消除環(huán)境因素如溫度等的影響，從而保證信號頻率在檢測過程中恒定不變。顯然，在信號分析處理的電路設(shè)計(jì)中，信號發(fā)生電路部分的設(shè)計(jì)是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。因?yàn)樾盘柊l(fā)生電路是整個(gè)檢測系統(tǒng)的信號源，它的信號頻率是否穩(wěn)定將對整個(gè)檢測系統(tǒng)的工作起著十分關(guān)鍵的作用。2 一種新的信號發(fā)生電路設(shè)計(jì) 為了達(dá)到電磁場無損檢測系統(tǒng)對信號的基本要求，下面提出一種新型的信號發(fā)生電路，其工作原理，如圖6所示。 圖6 信號發(fā)生電路 在圖6所示的電路原理圖中，該信號經(jīng)分頻器分頻后(14分頻)變?yōu)?00Hz (106/214)，這一信號頻率將作為標(biāo)準(zhǔn)頻率。信號發(fā)生器XR2206將產(chǎn)生兩個(gè)頻率完全相同的信號，一個(gè)為正弦波，一個(gè)為方波。其中方波信號被送至分頻電路分頻。為了得到階躍性變化的頻率，分頻電路的分頻系數(shù)Kf有兩個(gè)值，即2和16。當(dāng)來自鎖存器的信號FRQA7為低電平時(shí)，分頻系數(shù)Kf=2；而當(dāng)FRQA7為高電平時(shí)，分頻系數(shù)Kf=16。設(shè)信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號頻率為f，該信號經(jīng)分頻電路分頻后將變?yōu)閒/Kf。然后這一信號被送至同步減法器，與來自鎖存器的低7位FRQA0～6(設(shè)該數(shù)據(jù)為Ka)進(jìn)行運(yùn)算后，得到的信號頻率將為f/KfKa。這一輸出信號連同由晶振產(chǎn)生并經(jīng)分頻后得到的頻率為500Hz的標(biāo)準(zhǔn)信號一起送入鎖相環(huán)進(jìn)行比較。如果二者相等(即f/KfKa=500)，則由信號發(fā)生器XR2206產(chǎn)生的信號頻率f不再變化，這時(shí)頻率f可由下式計(jì)算：f=500KfKa。如果由同步減法器送出的信號頻率大于500Hz(即f/KfKa500)，則由鎖相環(huán)輸出的電壓Vc將下降，從而促使波形發(fā)生器XR2206產(chǎn)生的信號頻率f減小。這個(gè)過程一直進(jìn)行到由同步減法器輸出的信號頻率f/KfKa等于500Hz為止，從而保證f≡500KfKa；如果由同步減法器送出的信號頻率小于500Hz(即f/KfKa500)，則由鎖相環(huán)輸出的電壓Vc將上升，從而促使波形發(fā)生器XR2206產(chǎn)生的信號頻率f增大。這個(gè)過程也將一直進(jìn)行到由同步減法器輸出的信號頻率f/KfKa等于500Hz為止，從而始終保證f≡500KfKa?！ ∮纱丝梢姡鲜鲭娐沸纬闪艘粋€(gè)閉環(huán)控制。無論環(huán)境因素(如溫度等)如何變化，都不會影響信號發(fā)生器XR2206產(chǎn)生的信號頻率f，這樣信號發(fā)生器XR2206產(chǎn)生的信號頻率f將始終恒定(即f≡500KfKa，而Ka是一由計(jì)算機(jī)發(fā)送到鎖存器并由鎖存器鎖存的數(shù)據(jù))，這正是該信號發(fā)生電路設(shè)計(jì)的精髓所在。由于信號發(fā)生器XR2206所產(chǎn)生的正弦波的頻率同方波的頻率是完全相同的，這樣正弦波的頻率也將始終恒定于f，這正是測試系統(tǒng)所需要的?！ D6中將有3路頻率均為f的輸出信號： (1)正弦信號Asin2πft，該信號將加在電感傳感器上，從而使電感傳感器產(chǎn)生感應(yīng)磁場； (2) 超前上述正弦信號90176。的方波信號A90； (3) 與上述正弦信號同步的方波信號A0?！ ‘?dāng)電感傳感器用于檢測時(shí)，正弦信號產(chǎn)生的感應(yīng)磁場將發(fā)生變化，電感傳感器的阻抗也將發(fā)生變化，從而使電感傳感器輸出信號的幅度和相位發(fā)生改變。為了計(jì)算這時(shí)電感傳感器輸出信號的幅度尤其是相位，需由后面兩路方波信號來對傳感器的輸出信號進(jìn)行解調(diào)，即將輸出正弦信號分為實(shí)部和虛部兩項(xiàng)。后面具體的處理電路和分析計(jì)算，這里不在贅述?！ 〔ㄐ伟l(fā)生器XR2206是一種較新的信號發(fā)生器，其管腳的連接如圖7所示，其中Q5是一場效應(yīng)管，各元件的具體參數(shù)，如表1和2示。 圖7 波形發(fā)生器表1 電阻參數(shù)值，kΩ R1R2R4R13R14R15R16R17VR1VR2VR3 表2 電容參數(shù)值，μF C1C2C3C4C6C7C8 103 3 工程應(yīng)用 該信號發(fā)生電路可應(yīng)用于各種基于電磁場的無損檢測系統(tǒng)中。圖8所示的渦流式傳感器檢測，便是最常用的利用感應(yīng)磁場的檢測系統(tǒng)。這類檢測系統(tǒng)常用來檢測導(dǎo)體零件，顯然信號頻率的穩(wěn)定與否對其檢測效果影響很大。 圖8 電渦流式傳感器檢測 此外，各種電子儀器儀表，對信號頻率的穩(wěn)定性都有較高的要求。尤其是各種工業(yè)控制和測試中的電子儀器儀表，由于工作環(huán)境惡劣，更要求信號頻率具有很強(qiáng)的抗干擾能力?？梢?，信號發(fā)生電路的研制為改善這類儀器儀表的性能提供了一個(gè)重要途徑。4 結(jié)論 在許多工程應(yīng)用中，都有保證信號頻率穩(wěn)定不變的要求，該電路采用了新型的信號發(fā)生器XR2206，并采用了閉合控制，消除了溫度漂移，保證了信號頻率的穩(wěn)定不變，從而滿足了電磁場無損檢測對信號頻率的要求。毫無疑問，該信號發(fā)生電路也完全適合其他要求頻率穩(wěn)定的工程應(yīng)用中。 數(shù)控電源的型號選擇3645A型數(shù)控電源產(chǎn)品型號：3645A電源簡介： 3645A型數(shù)控電源是一種能輸出電壓0～36V、負(fù)載工作電流0～3A穩(wěn)壓電源。電壓及電流均可任意調(diào)節(jié)。使用時(shí)，操作方便；電壓、電流、功率均以LCD顯示；畫面清晰、直觀，是科研、教學(xué)和維修等單位的必備儀器。技術(shù)指標(biāo)：型號3645A 輸出數(shù) 1 輸出電壓 36V 輸出電流 3A 電壓解析度5mV/18v 1mV/電流
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