一种基于C8051单片机的保护层厚度的无损检测仪的制作方法

本实用新型涉及检测仪器技术领域，更具体地说，特别涉及一种基于C8051单片机的保护层厚度的无损检测仪。

背景技术：

在现有技术中，钢筋混凝土保护层厚度的检测一般是通过有损检测，即先破坏钢筋混凝土保护层，然后才能通过仪器检测，其影响了钢筋混凝土保护层的结构，增加了安全隐患。

随着电磁理论及其实验的不断发展与完善，促使了涡流检测等无损检测与评估技术的不断发展。脉冲涡流无损检测技术是当前无损检测的一种新技术。与传统的单频涡流技术相比，宽频率的脉冲信号激励得到响应信号中包含了丰富的信息。为此，如何结合这种技术研发出一款基于C8051单片机的保护层厚度的无损检测仪是非常有必要的。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、检测方便的基于C8051单片机的保护层厚度的无损检测仪。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于C8051单片机的保护层厚度的无损检测仪，包括信号发生模块、探头线圈、信号调理模块、单片机模块、显示模块、A/D转换模块、信号触发采集模块；所述信号发生模块、探头线圈、信号调理模块和单片机模块依次连接，所述信号触发采集模块通过A/D转换模块与单片机模块连接，所述显示模块与单片机模块连接。

进一步地，所述信号发生模块包括相互连接的激励触发模块和电源模块。

进一步地，所述信号触发采集模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、三极管Q1、二极管VD和MOS管，所述电阻R4一端与单片机模块连接，另一端与MOS管源极连接，所述MOS管源的栅极接地，MOS管的漏极通过电阻R2与三极管Q1的基极连接，三级管Q1的发射极通过电阻R3与+10V电源连接，三级管Q1的集电极与二极管VD的阴极连接，二极管VD的阳极通过电阻R1接地，所述探头线圈的一端与三极管Q1的集电极连接，另一端接地。

进一步地，所述单片机模块的型号为C8051F350。

进一步地，所述激励触发模块为方波脉冲发生器电路，该方波脉冲发生器电路包括相互连接的自激多谐振荡器和单稳态触发器。

进一步地，所述信号调理电路包括依次连接的电压跟随电路、面积积分电路、减法运算电路和滤波电路。

进一步地，所述显示模块为SYB240128AZK液晶模块。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型通过信号发生模块发出激发信号，再通过探头线圈和信号触发采集模块采集数据，继而通过单片机分析即可得出钢筋混凝土保护层的厚度，该装置无需破坏钢筋混凝土保护层即可检测，整体具有结构简单和检测方便的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型所述基于C8051单片机的保护层厚度的无损检测仪的框架图。

图2是本实用新型中激励触发模块的电路图。

图3是本实用新型中信号触发采集模块的电路图。

图4是本实用新型中电压跟随电路和面积积分电路的电路图。

图5是本实用新型中减法运算电路和滤波电路的电路图。

图6是本实用新型中显示模块与单片机模块连接的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1所示，本实用新型提供一种基于C8051单片机的保护层厚度的无损检测仪，包括信号发生模块、探头线圈、信号调理模块、单片机模块、显示模块、A/D转换模块、信号触发采集模块；所述信号发生模块、探头线圈、信号调理模块和单片机模块依次连接，所述信号触发采集模块通过A/D转换模块与单片机模块连接，所述显示模块与单片机模块连接。

参阅图2所示，所述信号发生模块包括相互连接的激励触发模块和电源模块。

所述激励触发模块是基于555时基电路设计的占空比和频率均可独立可调的方波脉冲发生器电路，该方波脉冲发生器电路包括相互连接的自激多谐振荡器A1和单稳态触发器A2。

参阅图3所示，所述信号触发采集模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、三极管Q1、二极管VD和MOS管，所述电阻R4一端与单片机模块连接，另一端与MOS管源极连接，所述MOS管源的栅极接地，MOS管的漏极通过电阻R2与三极管Q1的基极连接，三级管Q1的发射极通过电阻R3与+10V电源连接，三级管Q1的集电极与二极管VD的阴极连接，二极管VD的阳极通过电阻R1接地，所述探头线圈的一端与三极管Q1的集电极连接，另一端接地。

所述信号发生模块用于产生激励脉冲，此激励脉冲一般是占空比一定的方波。信号产生电路要求产生频率和占空比可调的方波信号，并且下跳沿要足够的陡以包含足够多的频率成分。一般选择在脉冲的下跳沿即脉冲消失的瞬间试件中产生的涡流场作为检测的对象。理论上讲，把频率降得足够低，把占空比设置的足够大，激励电磁场就可以穿透金属导体直到涡流场达到稳态。然而考虑到功耗和线圈发热以及测量效率的问题，频率并不是越低越好，同理占空比也不是越大越好。本仪器测量的特征量是感应电压，即线圈中的感应电流。当脉冲信号为高电平时，MOSFET开通，使PNP型三极管的基极产生电流导通，线圈经三极管开始充电，开通时间须保证线圈完全充电，由于二极管VD的反向截止性，使电流不会流过电阻R1。当脉冲信号变成低电平时，MOSFET关断，由于二极管VD的正向导通性，使线圈通过R1放电。而充电阶段线圈两端的电压即是本系统测量的特征量，此电压的变化反应了线圈中的感应电流的变化。

信号触发采集模块的作用相当于一个让数据采集模块或者显示设备与激励信号同步的门控电路，它的主要作用是为单片机数据采集显示模块提供触发信号。按照要求，信号触发采集模块要求能够在每次ADC模块转换完成并且信号比较稳定的时刻提供触发信号，这时会在液晶屏上显示当前采集的结果，并且保持当前的结果不变直到下次触发。

作为优选，所述单片机模块的型号为C8051F350，该单片机包含高精度的A/D转换模块。

参阅图4和图5所示，所述信号调理电路包括依次连接的电压跟随电路A、面积积分电路B、减法运算电路C和滤波电路D。采集到的信号中都有很多谐波噪声，这是因为采集到的信号幅值变化很低，为mV甚至uV级。为了最大程度的提高信噪比，一是需要合适的电路布局，避免模拟信号和数字信号之间相互干扰；二是选用共模抑制比足够高的运算放大器放大微弱信号，并减小零漂；三是选择合适的低通滤波电路以减小或者消除高频谐波噪声对信号的干扰；四是选用性能良好的线性电源给各个芯片供电，最好不要用开关电源，因为开关电源有不可消除的开关噪声；五是配合后面所提到单片机采集信号在同一个位置进行多次测量，对采集的数据进行平均值处理。

所述信号调理电路中主要采用到的是低噪音精密运算放大器OP27和精密运放放大器TLC277两种运放芯片。

参阅图6所示，所述显示模块主要功能就是显示采集转换各种结果。本实用新型采用240×128的液晶显示模块来完成。一般的液晶显示模块的通信方式并行通信和串行通信两种，并行通信传输数据的速度快，缺点是占有芯片的资源多；串行通信正好相反，传输数据的速度慢，但占有芯片的资源少。基于采集速度和数据传输速度的考虑，本仪器采用并行通信。显示电路采用SYB240128AZK液晶模块，SYB240128AZK是一种图形点阵液晶显示器。它主要采用动态驱动原理由行驱动—控制器和列驱动器两部分组成了240(列)×128(行)的全点阵液晶显示。此显示器内含了硬件字库，编程模式简洁方便，此显示器采用了SMT的硬封装方式，通过导电橡胶和压框连接LCD，使用寿命长，连接牢固可靠。

所述显示模块与单片机模块的连接方式为，单片机P1口作为液晶屏的数据口，P0口的高四位作为液晶屏的控制口。

本实用新型通过信号发生模块发出激发信号，再通过探头线圈和信号触发采集模块采集数据，继而通过单片机分析即可得出钢筋混凝土保护层的厚度，该装置无需破坏钢筋混凝土保护层即可检测，整体具有结构简单和检测方便的优点。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本实用新型的权利要求所描述的保护范围，都应当在本实用新型的保护范围之内。