传感器课程设计—超声波探伤应用电路设计精选.doc

东北石油大学 课 程 设 计 2013年7 月 16日 任务书 课程 传感器课程设计 题目 超声波探伤应用电路设计 专业 姓名 学号 主要内容： 本设计主要完成超声波探伤应用电路。系统的硬件主要由发射、接收、滤波检测和A/D模数转换等电路模块组成。在单片机的控制下，利用发射电路产生电脉冲信号，该信号使多功能探头中晶片振荡，发出频率特定超声波。当遇到缺陷或分界面时，一部分超声波会发生反射和透射。反射回波进入超声波探头，引起晶片振荡，产生电信号。此电压信号非常微弱，进入接收电路进行放大，再由检波电路检波后转换成电信号进入单片机引起中断，通过中断程序可计算出从发射到接收超声波所需的时间。通过单片机判断及计算缺陷的存在，通过示波器进一步观察缺陷特性。? 基本要求： 1、按照技术要求，提出本设计方案的优缺点及与其它方案进行比较，确定方案。 2、利用超声波探伤传感器及电路等设计一种探伤应用功能电路。 3、说明所用传感器的基本工作原理、用protel画绘制完整的电路图、写明电路工作原理、注明元器件选取参数。 主要参考资料： [1] 沈小丰．电子技术实践基础[M]．北京：清华大学出版社，2005.09．130-141． [2] 刘镇清．超声无损检测中的导波技术[J]．无损检测，2001(21)：67-?70． [3] 何希才．传感器及其应用电路[M]．北京：电子工业出版社，2001．20-59． [4] 张毅刚．单片机原理及应用[M]．北京：高等教育出版社，2003．50-190． 完成期限 2013.7.12—2013.7.16 指导教师 专业负责人 　 2013年 7 月 12 日 摘 要 超声波无损探伤检测由于不破坏被检测物体和对人体无害而广泛应用于工业检测中。本设计系统的硬件主要由发射、接收、滤波检测和A/D模数转换等电路组成的超声波探伤应用。在单片机的控制下，利用发射电路产生电脉冲信号，该信号使多功能探头中晶片振荡，发出频率为1MHz的超声波。当遇到缺陷或分界面时，一部分超声波会发生反射和透射。反射回波进入超声波探头，引起晶片振荡，产生电信号。此电压信号非常微弱，进入接收电路进行放大，再由检波电路检波后转换成电信号进入单片机引起中断，通过中断程序可计算出从发射到接收超声波所需的时间。通过单片机判断及计算缺陷的存在，通过示波器进一步观察缺陷特性。? 关键词：探伤；超声波；无损检测；单片机  目 录 一 、设计要求 1 1、超声波探伤的背景功能与用途 1 2、超声波探伤的发展现状及意义 1 3、国内外超声波探伤发展现状 2 二、设计方案及其特点 2 1、方案一 2 2、方案二 3 3、方案三 3 三、传感器工作原理 4 1、超声波特性原理 4 2、脉冲反射式超声波检测原理 4 四、电路的工作原理 5 五、单元电路设计、参数计算和器件选择 7 1、单元电路设计 7 2、参数计算 13 3、器件选择 13 六、总结 15 参考文献 16 超声波探伤应用电路设计 一 、设计要求 1、超声波探伤的背景功能与用途 超声探伤技术是无损检测领域中的重要的方法，在冶金、勘探、生产控制，质量管理、和安全监测中有着广泛的应用。随着现代工业和科学技术的发展，无损检测技术在设备和装备的运行、产品质量的保证、提高生产率、降低成本等领域发挥着越来越大的作用，无损检测也已经发展成为一门独立的综合性学科，而超声波探伤技术在无损检测领域内占有极其重要的地位，在很多领域均获得非常广泛的应用。无损检测就是通过各种技术方法，在不损害被检测对象未来用途和功能的前提下，为了探测、定位、测量和评价缺陷，评估完整性、性能和成分，测量几何特征，而对材料和零件所进行的检测。己被广泛地应用于各行各业的质量监控和安全保障，尤其是半导体产业。因此研究一种高性能的超声波探伤系统关系着我国工业生产力的全面提高，对促进我国的工业的各个领域的快速发展意义长远而重大。[1] 2、超声波探伤的发展现状及意义 超声波探伤技术是当今工程和生产中无损检测技术领域的一种非常重要的手段和方法。制造业中的无损检测与评价技术，对于改进产品质量，保证材料、零部件、产品的可靠性和生产过程的安全性，以及提高劳动生产率等都起着关键作用。由于超声波无损探伤设备在不同的应用场合，其对探头的要求不同，对接收的回波信号的处理算法也不同，因此某一类的无损探伤设备，通常只能适应于一种或几种应用场合。因为任何一个超声探伤系统都必须包括超声波的发射电路、