专利名称：音频检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种音频检测仪。
目前，在国内铸造行业中，一直存在着铸件产品质量没有一固定的、有效地和标准化的检测方法，在已有的超声检测、金相法检测又存在着许多缺点1.检测时，只能切取或磨光铸件的某一局部进行检测，其局部的检测结果为整个铸件的检测结果(实际上每个铸件因有的部位有损伤，有的部位没有损伤，部位不同其检测结果不一样，局部检测结果不能代替整个铸件的检测结果)。
2.因被测铸件的检测部位必须切取或磨光，这样就要破坏该铸件，所以一般在同一类产品中只抽检几个铸件产品，其检测结果为整个同一类产品的检测结果，这样大量的有问题的铸件产品就会漏检。
所以工厂中仍沿用过去老式手工业生产方式，即凭经验观察铸件产品的外型，敲敲听听，凭人耳来判别铸件产品质量的好坏。以上的检测方法是非常不可靠的，产品的质量得不到应有的保证(不合格的铸件产品内部存在着损伤、裂纹、材料配比不合格等问题)，因而发生因质量引起的事故(如汽车曲轴、排气管等)。
本实用新型的目的是提供一种音频检测仪。它主要利用音频，自动准确、迅速地判断各类铸件产品是否存在着损伤、裂纹及材料配比是否合格等，选出合格产品，淘汰不合格产品，而且对铸件毫无损伤，可以逐件检测，从而保证了产品质量，并大大减轻了工人的劳动强度。
本实用新型提供的音频检测仪，它特别适用于铸件产品的检测，其特征在于它是由换能器探头，比例衰减器、前置放大器、带通滤波器、放大整形电路、倍频器、计数显示电路、显示时间控制电路、电源组成，各单元的连接及单元之间的连接请见附图
一至附图三。
换能器探头是将漆包线绕在小型磁铁块上制做而成。输入的信号由换能器探头接收后送入比例衰减器。
比例衰减器由电阻电容组成，为4级衰减。衰减比例为131030。第一档不衰减，音频输入，信号直接输送到前置放大器。第二档是将音频输入，信号送至电阻R101、电容C101、(R101与C101为并联)进行3倍的衰减。第三档是将音频输入信号经过电阻R102、电容C102、C103(R102、C102并联再与C103的一端串联，C103另一端与地联接)进行10倍的衰减。第四档是将音频输入信号经过电阻R103、电容C104、C105(R103与C104并联再与C105的一端串联，C105的另一端接地)进行30倍的衰减。
前置放大器主要由运算放大器U1、电阻R105、R106、R107、R109、可调电位器W1、电容C107和运算放大器U2、电阻R110、R111、R112、R114、电容C109组成两级高输入阻抗前置放大器，将经过比例衰减器的音频信号进行放大处理。由U1为主组成第一级前置放大器，U2为主组成第二级前置放大器，音频输入信号经两级放大后输送到下一级的带通滤波器。第一级前放中电容C107，它的一端与电阻R105、R106、R107的一端连接于A1点，它的另一端与U1的第3脚、电阻R109的一端连接于A2点，电阻R109的另一端与电位器W1的一端连接于A3点，第二级前放中电容C109、运算放大器U2、电阻R110、R111、R112、R114的接法和电容C107、运算放大器U1、电阻R105、R106、R107、R109的连接方法相同。当有音频输入信号时，电容C107、C112为无容抗状态，电阻R109等效地与R106、R107连接，电阻R107的上端等效接地，电阻R107与电阻R106等效为并联状态，这样电阻R109和W1、已并联的电阻R106、R107形成一个分压器，此时只有部分输出信号反馈到反相输入端，减小或增大电阻R109阻值可使电路的增益减小或增大，调节W1也可以调节输入增益的大小。电阻R105的下端接于电容C107而不接地，保证了电路有很高的输入阻抗。
带通滤波器主要由运算放大器U3、U4、U5、U6、U7、U8、U9、U10和双T型T1、T2、T3、T4网络构成，带通滤波器的带宽为450Hz至650Hz，它具有输入阻抗高，输出阻抗低，不需要阻抗匹配，输入与输出之间有良好的隔离等特点。U3、U4、U5、U6组成截止频率为450Hz的高通滤器器，阻带区衰减大于30dB，U3的反相输入端和输出端短接为跟随器，使滤波器具有较高的输入阻抗。电容C110为输入耦合电容。电阻R115、R116组成U3的输入衰减分压电路。U4和T1、U5和T2组成的网络为两级有源高通滤波电路，其T1网络由电容C113、C114、C115、电阻R119、R117、R118组成，T2网络由电容C117、C118、C119、电阻R123、R124、R125组成。电容C121、电阻R129为U5的输出负载，U6为跟随器，起缓冲作用。U7、U8、U9、U10组成截止频率为650Hz的低通滤波器，阻带区衰减大于40dB，U7与电阻R130、R131、R132组成反相输入跟随器，起隔离作用。U8与T3网络、U9与T4网络组成两级有源低通滤波电路，T3网络由电阻R133、R134、R135、电容C123、C124、C122组成，T4网络由电阻R139、R140、R141、电容C126、C127、C128组成。电阻R145、电容C130是U9的输出负载，U10是跟随器，使滤波器有较低的输出阻抗。在U4、U5、U8、U9的输入端分别接有双T型T1、T2、T3、T4网络，T1、T2、T3、T4网络的参数决定了输出的频率特性。带通滤波器的高通、低通部份，都分别选用了两级压控电压源型滤波电路。压控电压源型滤波电路的特性是对元件变化的敏感度较小，有利于提高滤波器的工作稳定度，同时也便于调整，使之获得较好的带外衰减特性，T1型网络的连接为U3的输出端与电容C113、电阻R117的一端接于B1点，U4的输入端与电容C114、电阻R118的一端连接于B2点，电容C113的另一端与C114、电阻R119的一端连接于B3点，电阻R117的另一端与R118的另一端、电容C115接于B4点。T2型网络中电阻R123、R124、R125、C117、C118、C119、U5，T3型网络中R133、R134、R135、电容C123、C124、C122、U8，T4型网络中R139、R140、R141、电容C126、C127、C128、U9与T1型网络中U3、电阻R119、R117、R118、电容C113、C114、C115接法相同。
放大整形电路主要由场效应管Q1、晶体管Q2、电阻R149、R150、R151、电容C203、C204、C205组成高输入阻抗自举电压跟随器的复合电路，与U11的部分电路共同对带通滤波器输入的有用信号进一步放大，U11的另一部份电路接为施密特触发器，将有用信号变换为TTL逻辑电平，有用信号在Q4集电极由从计时电路来的控制信号选通。Q2集电极、U11的9脚与电阻R150、R151的一端接于C1点，电阻R150的另一端与电阻R149、电容C203(R149、C203为并联)连接地C3点，电阻R151的另一端，U11的10脚与电容C204、C205连接于C2点，电容C204、C205的另一端接地，场效应管Q1的S脚与电阻R149、电容C203连接于C3点。
倍频器主要是为了提高检测精度，将整形后的有用信号由U25组成的倍频电路对其进行4倍频处理，再送至U12的12脚。
计数显示电路主要由晶体Y、U12、U13、U15、U16、U17、U18、U19、U20、U21、U22组成。晶体Y与U13的一部份组成晶体振荡器，产生32768Hz的频率信号，经U15十二次分频得0.125(即F＝1／0.125s＝8Hz)，再经U16二分频得到0.25秒(即F＝1／0.25＝4Hz)由U16的12、13脚输出，去控制数码显示，U17、U18、U19为十进位计数，U20、U21、U22组成锁存、译码驱动器，将有用的信号送至4位数码管进行显示。
显示时间控制电路主要由U23、U24、电阻R175、R176、电容C303、C304、电位器W2组成。调节电位器W2可使采样速率在0.25至5秒范围内连续可变，取样时间连续可调以便获得适当的采样时间，显示时间控制器分两组连接，第一组中电容C303为电解电容，其负端与U23第6脚接于D1点，电容C303的正端与U23第7脚、电阻R175的一端接于D2点，电阻R175的另一端与正5V电源连接于D3点。第二组电容C304为电解电容，其负端与U23第14脚连接于E1点，电容C304的正端与U23第15脚、电阻R176的一端连接于E2点，电阻R176的另一端与电位器W2的一端连接于E3点，电位器W2的另一端与正5伏电源连接于E4点。
电源部分是将220伏交流电用双10伏电源变压器降压经D4、D5整流，由稳压块U26产生正8伏和正5V两组直流电源供整个电路使用。
本实用新型具有测试灵敏度高，判断准确、检测速率高(一般3秒可检测一件产品)、稳定性高、操作简单、显示直观、体积小(240mm×100mm×200mm)，重量轻(2.5Kg)，携带方便等优点，可形成流水线检测，并减轻工人劳动强度，大大提高了产品质量及产量。
以下结合附图一至附图三所表示的实施例对本发明进行详细描述。
附图一是音频检测仪的换能器探头、比例衰减器、前置放大器，带通滤波器电路图。
附图二是音频检测仪的整形放大器、电源电路图。
图三是音频检测仪的倍频器、计数显示电路、显示时间控制器电路图。
附图一至附图三是本实用新型音频检测仪优先选用实施例的原理电路图。
一般铸造产品，由于其各类铸件成份不同，均有其自身的固有频率，即一定结构零件的固有频率取决于本身材料的配比，该固有频率可以反映出材料的组织成份、铸件各类物质的含量、配比，铸件的损伤、裂纹等，由于大多数铸件的固有频率都在音频范围内，这就是我们选取音频检测铸件的思想基点。通过一标准铸件产品的自身固有频率为一额定标准值，当敲击同类其他铸件产品时，其自身固有频率参数应与标准铸件产品的固有频率相同，或在规定的上下限范围内，如其固有频率超过标准的上下限值，则说明该铸件产品的质量或配比没有达到指标要求，即检验不合格。
音频检测仪的工作过程如下将被检测物体架起，将换能器探头放置在被测物体的一端，用小锤敲击被测物体的另一端，则物体的共振信号被换能器探头接收，根据输入信号的大小，将比例衰减器的旋扭拨放到适当的位置，信号经衰减器后输入到前置放大器进行放大，放大后的信号，输入带通滤波器，对所需信号进行拾取，对非所需信号和噪声进行最大限度的衰减，再将拾取的有用信号输入放大整形电路进行2次放大和整形，将正弦波改变成脉冲波，为提高检测精度，使误差不大于正负1Hz，又将脉冲波进行4倍频处理后送入逻辑电路内进行计数，并由数码显示器显示检测结果。
权利要求1.一种音频检测仪，特别适用于对铸件产品的检测，包括换能器探头、比例衰减器、倍频器，计数显示电路、电源，其特征在于a.前置放大器主要由两级运算放大器(U1)、电阻(R105)、(R106)、(R107)、(R109)、可调电位器(W1)和电容(C107)，运算放大器(U2)、电阻(R110)、(R111)、(R112)、(R114)和电容(C109)组成，电容(C107)的一端与电阻(R106)、(R105)、(R107)的一端连接于(A1)点，电容(C107)的另一端与运算放大器(U1)的第3脚、电阻(R109)的一端连接于(A2)点，电阻(R109)的另一端与电位器(W1)的一端连接于(A3)点，电容(C109)、运算放大器(U2)、电阻(R110)、(R111)、(R112)、(R114)的接法和电容(C107)、运算放大器(U1)、电阻(R105)、(R106)、(R107)、(R109)、可调电位器(W1)的接法相同，b.带通滤波器，主要由运算放大器(U3)、(U4)、(U5)、(U6)、(U7)、(U8)、(U9)、(U10)和(T1)、(T2)、(T3)、(T4)型网络组成，(T1)型网络的连接方法为运算放大器(U3)的输出端与电阻(R117)、电容(C113)的一端连接于(B1)点，运算放大器(U4)的输入端与电阻(R118)、电容(C114)的一端连接于(B2)点，电容(C113)的另一端与电容(C114)、电阻(R119)的一端连接于(B3)点，电阻(R117)的另一端与(R118)的另一端、电容(C115)连接于(B4)点，(U5)与(T2)网络中电阻(R123)、(R124)、(R125)、电容(C117)、(C118)、(C119)，(U8)与(T3)网络中电阻(R133)、(R134)、(R135)、电容(C123)、(C124)、(C122)，(U9)与(T4)网络中电阻(R139)、(R140)、(R141)、电容(C126)、(C127)、(C128)与(T1)网络中(U3)、电阻(R119)、(R117)、(R118)、电容(C113)、(C114)、(C115)接法相同，C.放大整形电路主要由场效应管(Q1)、晶体管(Q2)、电阻(R149)、(R150)、(R151)、电容(C203)、(C204)、(C205)组成，(Q2)集电极、(U11)的(9)脚与电阻(R150)、(R151)的一端接于(C1)点，电阻(R150)的另一端与电阻(R149)、电容(C203)(R149、C203为并联)连接于(C3)点，电阻(R151)的另一端，(U11)的(10)脚与电容(C204)、(C205)连接于(C2)点，电容(C204)、(C205)的另一端接地，场效应管(Q1)的(S)脚与电阻(R149)，电容(C203)连接于(C3)点，D.显示时间控制电路主要由(U23)、(U24)、电阻(R175)、(R176)、电容(C303)、(C304)、电位器(W2)组成，时间控制电路分两组连接，第一组中电容(C303)为电解电容，其负端与(U23)第(6)脚接于(D1)点，电容(C303)的正端与(U23)第(7)脚、电阻(R175)的一端接于(D2)点，电阻(R175)的另一端与正5伏电源连接于(D3)点，第二组电容(C304)为电解电容，其负端与(U23)第(14)脚连接于(E1)点，电容(C304)的正端与(U23)第(15)脚、电阻(R176)的一端连接于(E2)点，电阻(R176)的另一端与电位器(W2)的一端连接于(E3)点，电位器(W2)的另一端与正5V伏电源连接于(E4)点。
专利摘要本实用新型提供了一种音频检测仪，它特别适用于铸件产品的检测，本检测仪由换能器探头、比例衰减器、前置放大器、带通滤波器、放大整形电路、倍频器、计数显示电路、显示时间控制电路组成。其特征在于采用音频检测，检测灵敏度高，能自动、准确、迅速地判断各类铸件产品是否存在损伤，裂纹及材料配比是否合格，选出合格产品，淘汰不合格产品，而且对铸件毫无损伤，操作简单，显示直观，体积小，重量轻，携带方便，可形成流水线检测，减轻了工人劳动强度，大大提高了产品质量及产量。
文档编号G01N29/04GK2123076SQ9222233
公开日1992年11月25日 申请日期1992年5月21日 优先权日1992年5月21日
发明者刘选武, 李伦轩, 白志强, 杨松章 申请人:武汉科理技术开发公司