专利名称：超声波检测缺陷信息记录仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及超声波检测信息记录仪。
目前检测材料构件的内部缺陷大量采用常规的手工超声波检测仪，该仪器对缺陷的定位、定量和定性只能凭检测人员的经验在现场一次完成，缺乏缺陷信息的客观记录，检测结果的可靠性，取决于现场操作人员的技术水平，不能存档复核，不能和更高级的检测人员及检测负责人一起评定。
针对这一状况，国内外已相继出现了一些微机控制的智能化多功能超声检测设备，这些设备通常是把微机控制部分和探伤仪做成一体，可对缺陷进行自动定位，定量计算，显示缺陷反射回波波形，有的并可现场打印上述信息。但这些仪器一般不能实现B型扫查记录(即显示缺陷在深度方面的形状)也不能打印出游动扫查时的回波游动轨迹。(游动扫查的游动轨迹是指在使用A型脉冲反射式超声波探伤仪时，探头在缺陷附近来回扫查时在萤光屏上显示回波的游动轨迹)。B型扫查及游动扫查是超声检查缺陷时的重要检测手段，前者可以显示缺陷形状，游动扫查回波轨迹是判断缺陷性质的重要依据。美国Panametsic公司的EPOCH－2002型智能探伤仪虽可以实现手动B型扫查。但不能现场打印，只能把信息存贮下来，事后再用打印机把记录的信息打印出来。而且该设备价格昂贵，不能配合现有探伤设备使用。
本实用新型的目的是研制一种功能齐全的(可对缺陷进行自动定位、定量、B形扫查、游动扫查)与一般超声探伤仪配合能在现场立即打印出检测结果的超声波检测缺陷信息记录仪。
本实用新型的构成是用单片微机对超声波探伤仪输出的缺陷信号进行步进式数据采样，并配以相应的程序，对信息进行处理，(如对缺陷进行自动定位，定量，B－型扫查显示，游动扫查轨迹等)，然后现场打印出所需缺陷信息。为实现上述目的，设计了有关的电路及相应的程序，如10MHZ步进式数据采集控制电路，同步延时值测量电路，单片微机控制电路，打印输出及报警电路，稳压电源等。
本实用新型记录仪的全部线路板及所有元器件都安装在一仪器盒内。
以下结合
具体结构布置及工作情况如下图1为记录仪结构布置图。
A为记录仪面板正面布置图。
B为记录仪面板背面布置图。
C为记录仪内部布置图。
1为仪器盒面板2为仪器盒本体3为打印机4为闸门调节旋钮5为功能键6为蜂鸣器7为稳压电源8为散热器9为变压器10为散热器11为线路板在仪器盒面板(1)的左下角(正面看)布置打印机(3)，右下角布置闸门调接旋钮(4)及功能键(5)，在左上角布置蜂鸣器(6)。在仪器盒本体(2)的下部布置线路板(11)，在其右上角布置稳压电源(7)，左上角布置变压器(9)，在变压器(9)的下方布置散热器(10)，稳压电源(7)及变压器(9)之间布置散热器(8)，各元器件之间有相应的导线相连。
图2为记录仪工作原理框图。
从超声波探伤仪输出的同步信号Va，同步延时控制信号Vo超声脉冲信号Vi，进入本记录仪，由于超声波检测中的反射波除由缺陷产生的反射波以外，还经常有底面反射，边缘折射等引起的反射波，为了打印出真正由于缺陷引起的反射波，设计了闸门选择控制电路(见图6)。将进入记录仪的超声波脉冲信号Vi进行筛选，定出有用信号Vs(见图3)。再用10MHZ步进式数据采集控制电路对Vs进行数据采集(其电路图见图4)后存入单片微机内存中。
为确定缺陷位置，设计了同步延时值测量电路(见图4)，以确定同步延时时间值，存入单片微机内存中。上述数据经过单片微机控制系统控制电路处理(见图7)，控制启动执行机构打印输出或报警。为提供记录仪所需电源，设计了稳压电源电路(见图8)。为形象地显示闸门范围，将闸门控制信号VT输入到探伤仪，在其萤光屏上显示。
图3为波形图。
Va为探伤仪固有的方波脉冲信号(同步信号)，其上升沿触发产生超声波起始脉冲。Vo为频率与同步信号Va相同的脉冲信号，其上升沿作为数据采集的起点，同时对应屏幕显示零点，为了能选择显示不同位置的超声反射信号，Vo的脉冲延续时间为连续可调。
Vi为超声波脉冲信号，其中S为起始脉冲，R为回波，Vs为缺陷反射的回波，VT为时间控制闸门的波形，在该段时间内采集的数据打印输出。
图4为10MHZ步进式数据采集控制电路图。
对周期性超声信号Vi实现0.1μS间隔数据采集。其工作时序是用同步延时控制信号Vo的上升沿(对应探伤仪屏幕显示的零点)控制可预置计数器开始按预置数计数定时，随着周期延续，定时预置数从0开始按步长1递增，可预置计数器对一个10MHZ时钟按预置数计数定时，得到一个随周期延续，延时大小从零开始，按步长0.1μS递增的步进式定时控制信号Vc(见图3)，由Vc下降沿控制每个周期内的瞬时采样，将采样值数字化后输入到微机内存中，然后进一步处理。采用8位A／D转换器和8位微机，一次可以连续采集256个点，配合超声波探伤仪的延时调节旋钮，改变Vo相对于Va的延时大小，同时Vo上升沿对应256个采样点区域的起始点。这样可以通过调节Vo，改变256个点采样区域在Vi周期内的位置，从而满足对出现在不同位置的超声脉冲进行数据采集的要求。其程序框图见图8中的USE1。
图5为同步延时值测量电路图。
对延时值的测量是用来对缺陷进行自动定位。为了对缺陷进行自动定位计算，必须确定从始波到缺陷反射回波间的时间差t(图3)，这段时间由两部分组成，即始波到采样起始点间时间差t1和采样起始点到缺陷反射回波间时间差t2。t＝t1＋t2，t2可以在数据采集过程中确定。t1对应于探伤仪自身的同步延时值，可以随时调节。同步延时值测量电路，采用计数的方法，对只出现在t1时间内的0.1μS周期时钟进行计数，确定t1时间范围内包含的时钟周期数，从而确定t。最大测量值212×0.1μS，可以满足超声波探伤同步延时值测量的需要。
图6为闸门选择控制电路图。
闸门选择控制电路是用来对超声探伤仪输入的超声波信号Vi进行筛选，将真正反映缺陷的反射波信号Vs进行数据采集并打印输出。
该线路为对引自探伤仪的Vo信号进行两次延时处理，得到起始位置、闸门宽度可调的闸门控制信号VT。将VT幅值由＋5V放大至＋15V，控制电子开关的通断，只允许在闸门内的信号得以通过电子开关，实现对超声信号Vi的闸门选择。为了使这种闸门选择直观可见，采用图4中虚线框内的耦合电路，把闸门耦合到探伤仪屏幕上。
图7为单片微机控制系统原理图。
采用CPU 8031，主时钟5MHZ，利用其端口外中断INT0和INT1。定时输入T0和T1(定时时间为零)实现步进式数据采集所需的中断联络信号，正确地响应中断，把预置数输出给可预置计数器，并把A／D转换结果及时传输到微机内存中。微机系统包括4KByet的数据存储单元，用来存储数据采集结果。单片机的AIE信号直接用来作为A／D转换器的参考时钟。实现程序不同流向的自动选择、功能的自动选择。键盘中包括系统复位键，两个探头K值选择键、闸门选择键和三个功能键。P1.1用来作为报警电路的控制端，控制自动搜索、响铃报警。
图8为程序框图。
图9为续程序框图。
USE1部分是配合数据采集控制电路。
USE2部分是配合报警电路实现对缺陷自动搜索，响龄报警功能，报警值可预先设定。
USE3部分是与数据采集控制电路，同步延时值测量电路相配合，进行缺陷的自动定位，定量计算及现场打印出超声脉冲波形，探伤标准曲线等。
USE4部分是现场打印B－型扫查结果的程序框图。
USE5部分是在游动扫查时对缺陷反射回波游动轨迹的采集和现场打印的程序框图。
图10为稳压电源电路图。
图11为B－型扫查打印结果图。
Ⅰ为阶梯试块Ⅱ为参考试块Ⅲ为IIW标准试块a为阶梯试块B－型扫查结果b为参考试块B－型扫查结果c为IIW标准试块B－型扫查结果。
图12为缺陷反射回波游动轨迹打印示例。
图13为报警电路图。
本实用新型的超声检测缺陷信息记录仪配合现在普遍使用的超声探伤仪可以对缺陷进行自动定位，自动定量，并现场打印出缺陷波形，B－型扫查结果及游动扫查时缺陷反射回波的游动轨迹。
权利要求1.一种由单片微机，打印机，线路板，稳压电源，变压器，蜂鸣器，旋钮及功能键，散热器组成的超声检测缺陷信息记录仪，其特征是用单片微机对超声探伤仪输出的缺陷信号进行步进式数据采样，并配以相应的程序，对信息进行处理，上述所有元器件布置在一仪器盒内，在仪器盒面板(1)的左下角(正面看)布置打印机(3)，右下角布置闸门调节选钮(4)及功能键(5)，在左上角布置蜂鸣器(6)，在仪器盒本体(2)的下部布置线路板(11)，在其右上角布置稳压电源(7)，左上角布置变压器(9)，在变压器(9)的下方布置散热器(10)，在稳压电源(7)及变压器(9)之间布置散热器(8)，各元器件之间有相应的导线相连。
专利摘要一种由单片微机，打印机等组成的超声检测缺陷信息记录仪，采用步进式数据采样，配合超声波探伤仪使用可以对缺陷自动定位，自动定量计算，并可进行B-型扫查结果的记录和游动扫查时的缺陷回波游动轨迹的记录，并可现场打印出检测结果，该仪器可以与现用的超声探伤仪配合使用，提高现用超声探伤仪的检测功能。
文档编号G01N29/04GK2055598SQ8920913
公开日1990年4月4日 申请日期1989年7月8日 优先权日1989年7月8日
发明者张家骏, 郭治旗, 张宝芬, 闻人琪, 董守江 申请人:清华大学