超声波腐蚀监控系统技术研究.docVIP

超声波腐蚀监控系统技术研究 研究目标、研究内容与考核指标 一、研究目标 超声波腐蚀监控系统是通过超声技术对船体的腐蚀情况进行监控，技术手段是通过超声发射电路发射超声波，然后通过接收电路以及数据采集电路对超声回波进行接收，根据处理后的超声数据计算船体的厚度变化，从而达到对船体的监控效果。 二、研究内容 1、腐蚀监控系统的检测方法研究 腐蚀监控系统在实际的生产中具有较高的实际意义，因此针对腐蚀监控系统，具有不同的实际实现方法。其中包括厚度变化检测法、在线探针检测法、电化学检测法以及 PH 浓度检测法等。 2、超声波的实际检测原理研究 超声波检测的过程是，通过特定频率的激发脉冲对超声探头进行激发，从而在超声探头中产生固定频率的超声波，通过实际的耦合剂，超声波会在介质中进行传播，耦合剂的选择对系统的性能具有一定的影响性，如果耦合??的效果较好，则超声波的大部分能量会在介质中进行传播，如果耦合剂的效果不佳，则在第一次超声波传输的过程中，会有能量的衰减，这种能量的衰减会对超声系统产生一定的影响。在介质中传播的超声波，如果遇到介质中有缺陷，则会产生反射的现象，反射的波形会被接收端的接收器进行接收，接收器对超声回波进行处理，同时对数据进行转化和分析，从而判断出实际的缺陷的情况。超声波腐蚀检测的过程即是对超声回波信息进行实时地分析，从而通过超声回波的实际信息对管道腐蚀情况进行检测。通过超声波的幅度信息可以判断出腐蚀的具体情况，通过回波之间的时间间隔信息可以判断出腐蚀的具体位置和腐蚀的具体大小。在实际的检测系统中，控制单元会实时地对超声的回波数据进行处理和分析，从而使得系统可以对腐蚀的实际情况进行监控，同时超声波腐蚀监控系统中通常配有显示单元，可以对检测的实际结果进行显示，及时地通知工作人员进行合理的操作。超声波回波数据还需要进行定期的保存，从而方便用户对系统的合理监控，同时对未知的腐蚀情况进行推测。 3、高速数据采集技术研究 为了对超声回波信号进行实时地接收，系统需要设计数据采集电路，数据采集电路的主要作用是对检波后的超声回波进行接收，从而对数据进行处理，通过接收到的超声数据，可以实时监控船体的实际腐蚀情况，从而完成对船体的腐蚀监控效果。 三、拟采取的研究方向及途径 1、研究方案 系统总体方案 系统的核心控制器选用单片机，单片机的主要特点是控制能力较强，同时性价比较高，具有较好的实用价值。同时，单片机的硬件设计简单，程序移植性强，在实际的工业场合具有较好的应用价值。通过单片机作为超声腐蚀监控系统的核心控制器，单片机的主要作用是对整个系统进行控制以及对数据进行采集和显示。根据实际应用场合，单片机根据一定的时间间隔，向驱动电路发送脉冲信号，脉冲信号的主要作用是通过发射电路，转换成高压脉冲信号，从而控制超声探头产生超声波。驱动电路要求具有较高的驱动能力，同时驱动电路中驱动芯片的选取需要考虑芯片具有较小的上升时间、下降时间以及延迟时间，驱动芯片性能的优劣将直接影响后续的发射电路的发射强度。驱动电路通常选用集成驱动芯片，通过集成驱动芯片，可以减少电路板的面积，同时集成驱动芯片具有较好的驱动效果，对整机性能的提高具有较为突出的效果。通过驱动电路之后的脉冲信号，具有较好的驱动能力，可以直接控制发射电路产生高压负脉冲信号，高压负脉冲信号经过超声波探头，可以产生超声波信号，从而完成超声波发射的过程。在超声波发射电路中，需要配有高压电路，超声波电路中的高压可以通过集成模块获得，也可以通过电路的形式获得，实际的应用过程中，集成高压模块性能较高，但是价格较贵，同时体积较大，不利于对电路板的设计，另外也不满足便携式仪器的设计要求，因此在本方案中，通过电路的设计产生超声波发射电路中所需要的高压，通过电路的设计，可以将系统的供电电压转化为所需要的高压信号，同时，减小了电路板的设计面积，有利于便携式超声波监控系统的设计，根据器件的实际参数，高压电路可以满足超声波腐蚀监控系统的实际要求。 接收电路部分主要是对超声回波信号进行接收和处理，由于系统设计的时候，选用收发为一体式超声波探头，因此，为了避免发射电路中的高压脉冲对接收电路产生干扰和破坏，实际设计的过程中，需要在接收电路的前端设计限幅电路，从而对接收电路进行保护，限幅电路设计的过程中，需要考虑实际的限幅数值大小，如果设计的限幅数值过大，高压脉冲会对后续的接收电路产生影响，如果实际设计的限幅数值较小，则将无法完整接收超声回波信号，从而使得超声接电路的性能不完善，实际的电路设计中，通过仿真手段，最终确定限幅电路的主要参数。放大电路的主要作用是对超声回波信号进行放大，由于超声回波信号的幅度较小，因此无法对超声回波信号进行数据采集和处理，因此需要设计放大电路，使得超声回波的幅度可以满足数据采集的采集要求，从而进行超声回波的实际采