专利名称：钢管破损检测装置的制作方法
技术领域：
钢管破损检测装置技术领域:本实用新型涉及一种钢管破损检测装置。
背景技术：
:钢管在生产和加工的过程中，其内部或者外部会产生分层、裂纹等各种缺陷。目前检测钢管的是否破损的方法都有可能对钢管造成损坏。发明内容:本实用新型的目的是提供一种钢管破损检测装置。上述的目的通过以下的技术方案实现:一种钢管破损检测装置，其组成包括:探头，所述的探头通过导线与探伤仪连接，所述的探伤仪包括壳体，所述的壳体内安装有可编程逻辑控制器件，所述的可编程逻辑控制器件分别与单片机、光电耦合电路、模数转换器、数据存储器连接，所述的光电耦合电路与超声波传感器激励电路连接，所述的超声波传感器激励电路与所述的探头连接。所述的钢管破损检测装置，所述的探伤仪与安装在所述的壳体内的限幅保护电路连接，所述的限幅保护电路与可变增益放大器连接，所述的可变增益放大器与滤波电路连接，所述的滤波电路与检波电路连接，所述的检波电路与所述的模数转换器连接。所述的钢管破损检测装置，所述的单片机分别与通讯接口电路、安装在所述的壳体上的显示屏、安装在所述的壳体上的控制按键连接。有益效果:1.本实用新型它可以在不损伤被检测对象的内部结构的前提下进行检测，利用CPLD强大的逻辑处理功能结合单片机作为系统的核心，实现超声波探伤仪，提高了系统的可靠性；在主控芯片上选择了低成本的单片机和可编程逻辑控制器件CPLD，提高了系统开发的灵活性。本实用新型超声波传感器激励电路是在窄脉冲控制信号的作用下，产生激励超声波探头的高压脉冲信号而实现超声波的发射。在实际超声探伤中，一般将高压(几百伏)窄脉冲加到探头压电晶片的两端，引起压电晶片的周期性机械变形，从而形成超声波脉冲。电压越高，电能转换为声能的效率就越高。
:附图1是本实用新型的结构示意图。附图2是附图1中探伤仪的结构示意图。附图3是附图2中超声波传感器激励电路的电路原理图。附图4是附图2中可变增益放大器的电路原理图。
具体实施方式
:实施例1:一种钢管破损检测装置，其组成包括:探头1，所述的探头通过导线与探伤仪2连接，所述的探伤仪包括壳体3，所述的壳体内安装有可编程逻辑控制器件4，所述的可编程逻辑控制器件分别与单片机5、光电耦合电路6、模数转换器7、存储器8连接，所述的单片机与显示电路17、按键控制电路18、报警装置19、USB通讯接口 14连接，所述的光电耦合电路与超声波传感器激励电路9连接，所述的超声波传感器激励电路与所述的探头连接。实施例2:根据实施例1所述的钢管破损检测装置，所述的探伤仪与安装在所述的壳体内的限幅保护电路10连接，所述的限幅保护电路与可变增益放大器11连接，所述的可变增益放大器与滤波电路12连接，所述的滤波电路与检波电路13连接，所述的检波电路与所述的模数转换器连接。实施例3:根据实施例1或2所述的钢管破损检测装置，所述的显示电路与安装在所述的壳体上的显示屏15连接，所述的按键控制电路与安装在所述的壳体上的控制按键16连接。所述的钢管破损检测装置，所述的报警装置包括发光二极管和扬声器。实施例4:上述的钢管破损检测装置，所述的超声波传感器激励电路是在窄脉冲控制信号的作用下，产生激励超声波探头的高压脉冲信号而实现超声波的发射。在实际超声探伤中，一般将高压(几百伏)窄脉冲加到探头压电晶片的两端，引起压电晶片的周期性机械变形，从而形成超声波脉冲。电压越高，电能转换为声能的效率就越高，本系统采用的是400V的高压模块具体超声波激励电路如图3所示。实施例5:上述的钢管破损检测装置，所述的限幅保护电路由于探头是收发一体的，探头激励高压将输入到接收通道。如果不能对此信号进行限幅，将损坏接收通道电路元件，并使接收通道在激励脉冲之后一段时间不能正常接收缺陷信号，从而造成对钢管近表面探伤误判。本系统采用并联限幅保护电路，由于在系统的设计中采用的是单探头，而发射电压的幅值高达几百伏，为了保护可变增益放大器工作器件的安全，必须采用限幅电路。电路如图所示，二极管D3和D4分别对正向和负向大脉冲信号进行限幅，保护了接收通道，提高了接收通道后续电路的反应灵敏度。由于超声信号频率较高，这要求二极管D3和D4具有较高的反应速度和承受约400V反向电压,如图4所示。其中电容C主要的作用是隔直，设计中选用了 0.01 的陶瓷电容。实施例6:上述的钢管破损检测装置，所述的可变增益放大器由于超声波探头接收回来的信号幅度十分微弱(一般几十毫伏)，为了将信号放大到采集卡合适的量程中，需要对信号进行放大或衰减。为了对信号幅度进行定量评定，首先要求放大器的输出电压与输入电压成线性关系。为了能够测量幅度的变化值，在接收的信号进入放大器前，先经过已校准的衰减器，以便对信号幅度定量调节，用于不同信号幅度比较。由衰减器、增益控制接口和增益放大器三部分组成。信号经衰减器衰减后，再通过定增益放大器放大。衰减器的精度为±2%。超声波回波信号在未经放大时幅值仅0.2V，且含有大量的噪声，信噪比(SNR)较低，从波形上很难辨别出缺陷回波和底面回波。经过带通滤波器滤波和AD603放大后信号的幅值有2V左右，信噪比得到很大提高，能够比较清晰的辨别出缺陷回波的波形。当AD603输出端VOUT与反馈端FDBK接上反馈电阻时，Gain(dB) =40 Ve +20;此时增益范围为OdB +40dB，本设计中通过调节可变电阻把放大倍数变为10倍。实施例7:上述的钢管破损检测装置，所述的滤波电路在回波信号中，有效信号的频率为超声波探头的固有频率，但是在接收信号中存在了各种频率成分的杂波信号，因此在对信号进行模数转换之前，需采用滤波器对信号中的杂波进行滤除。滤波器是一种允许具有特定频率范围的信号通过，并且衰减其他所有信号的设备。一个理想的滤波器在它的通带内的所有频率有一个理想的增益，在它的通带以外的所有频率的增益为零，因此被广泛地应用于从复杂信号中提取所期望的频率部分，并且滤掉不期望的频率部分。设计中我们利用集成运放MAX4104构成二阶压控电压源带通滤波电路，用以对信号放大过程中引入的噪声进行控制。实施例8:上述的钢管破损检测装置，所述的检波电路为了获得被检测物体的检测信息，就需要对回波信号进行解调。在探伤仪中主要是需要幅值调制信息，故需采用幅值解调。幅值解调就是从振幅收调制的高频信号中还原出调制信号。常用的检波电路很多，这里采用二极管峰值包络检波电路。实施例9:上述的钢管破损检测装置，所述的单片机采用的AT89C51是一款内含4K字节可编程可擦除的快闪存储器，128个字节RAM、低电压、高性能CMOS结构的8位单片机。采用ANTIEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和快闪存储器组合在单个芯片中，AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且廉价的方案。
权利要求1.一种钢管破损检测装置，其组成包括:探头，其特征是:所述的探头通过导线与探伤仪连接，所述的探伤仪包括壳体，所述的壳体内安装有可编程逻辑控制器件，所述的可编程逻辑控制器件分别与单片机、光电耦合电路、模数转换器、存储器连接，所述的单片机与显示电路、按键控制电路、报警装置、USB通讯接口连接，所述的光电耦合电路与超声波传感器激励电路连接，所述的超声波传感器激励电路与所述的探头连接。
2.根据权利要求1所述的钢管破损检测装置，其特征是:所述的探伤仪与安装在所述的壳体内的限幅保护电路连接，所述的限幅保护电路与可变增益放大器连接，所述的可变增益放大器与滤波电路连接，所述的滤波电路与检波电路连接，所述的检波电路与所述的模数转换器连接。
3.根据权利要求1或2所述的钢管破损检测装置，其特征是:所述的显示电路与安装在所述的壳体上的显示屏连接，所述的按键控制电路与安装在所述的壳体上的控制按键连接。
4.根据权利要求1或2所述的钢管破损检测装置，其特征是:所述的报警装置包括发光 二极管和扬声器。
专利摘要钢管破损检测装置。钢管在生产和加工的过程中，其内部或者外部会产生分层、裂纹等各种缺陷。目前比较广泛的一种无损检测方法是超声波探伤，本实用新型的组成包括探头(1)，所述的探头通过导线与探伤仪(2)连接，所述的探伤仪包括壳体(3)，所述的壳体内安装有可编程逻辑控制器件(4)，所述的可编程逻辑控制器件分别与单片机(5)、光电耦合电路(6)、模数转换器(7)、存储器(8)连接，所述的单片机与显示电路(17)、按键控制电路(18)、报警装置(19)、USB通讯接口(14)连接，所述的光电耦合电路与超声波传感器激励电路(9)连接，所述的超声波传感器激励电路与所述的探头连接。本实用新型用于检测钢管缺陷。
文档编号G01N29/04GK203164158SQ201320125039
公开日2013年8月28日 申请日期2013年3月19日 优先权日2013年3月19日
发明者刘洋, 吴玲, 石喜亮, 张华 申请人:刘洋