一种超声波检测系统的制作方法

本实用新型涉及超声波检测技术领域，具体涉及一种超声波检测系统。

背景技术：

功率放大器是无线通信系统的一个重要组成部分，哪里有无线通信，哪里就有收发机，而只要有收发机，就一定有功率放大器(PA)。RF/微波/毫米波功率放大器(PA)由于具有低压，尺寸小，线性度高，低噪声等优点，广泛的应用在卫星通信、移动通信、雷达和电子战以及各种工业设备中。随着无线通信和军事领域新标准新技术的发展，日益要求提高RF/微波/毫米波PA的性能，使之在更宽频带内，具有更高的输出功率、效率和可靠性。现代通信的发展对带宽，线性，效率等指标提出了更高的要求，相应的功放研究也成了未来的趋势和热点。随着材料，计算机，以及功放相关理论的进一步发展，可以预见指标更优的功率放大器，服务于无线通信领域。

大型工件是先进装备制造的关键部件，已广泛应用于电力、船舶、冶金、石化、重型机械和国防等领域，其质量直接影响到重大装备的整体水平和运行可靠性。为保证大型工件及其装备的质量，需要对其气孔、裂缝、夹杂物、裂纹、气泡等缺陷进行检测。超声检测法由于具有检测材质种类多、易于自动化检验、穿透能力强、检测精度较高和对人体无辐射危害等优点，是一种适合于大型工件缺陷检测的方法目前国内大型工件的超声检测主要是利用手提式超声检测仪，靠人工移动的方式进行检测，要求有一定经验的检验人员来进行操作和判断检测结果，存在对检测人员的要求高、检测效率低、易发生误检和漏检等问题。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

本实用新型的主要目的是为了克服上述大型工件人工超声检测检测效率低、易发生误检和漏检的缺陷问题，提出了一种超声波检测系统，由超声波发射接收电路、信号放大电路、带通滤波器构成的超声波检测系统，系统能够实现对大型工件的远程超声自动检测，具有精度高、检测效率高、操作方便的优点。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种超声波检测系统，包括微控制器、Zigbee模块、上位机、光耦转换电路、步进电机控制器、步进电机、机械执行装置、超声波发射接收电路、信号放大电路、带通滤波电路、A/D采样电路、超声探头，所述微控制器通过Zigbee模块与上位机进行无线通信；微控制器通过光耦转换电路与步进电机控制器相连，步进电机控制器与步进电机相连驱动步进电机，机械执行装置与步进电机相连，超声探头安装在机械执行装置上；微控制器通过超声发射信号与超声波发射接收电路与相连，超声波发射接收电路向超声探头发射接收超声波，超声波发射接收电路的接收信号经过信号放大电路进行放大、带通滤波电路进行滤波、A/D采样电路采样后送入微控制器。

进一步地，所述机械执行装置上安装有限位开关，限位开关还与光耦转换电路相连。

进一步地，所述超声波发射接收电路包括超声波发射模块，所述超声波发射模块包括电阻R1、R2、R3，晶体管Q1、Q2和MOS管Q3，变压器TR1，发射器T1，超声波发射信号通过电阻R1分别与晶体管Q1、Q2的基极相连，晶体管Q1的发射极与Q2的发射极相连，晶体管Q1的集电极与正5V相连，Q2的集电极接地；MOS管Q3的栅极分别与晶体管Q1、Q2发射极相连，MOS管Q3的漏极经过变压器TR1原边、电阻R2后与正5V相连相连，MOS管Q3的源极接地；电阻R3、发射器T1分别并联在变压器TR1副边两端。

进一步地，所述晶体管Q1为NPN型三极管2N3904，所述晶体管Q2为PNP型三极管2N3906。

进一步地，所述MOS管Q3为IRFN34。

进一步地，所述超声波发射接收电路包括超声波接收模块，所述超声波接收模块包括接收器T2、电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10，电容C1、C2，运算放大器U1、U2，接收器T2与电阻R4并联后再与电阻R5、电容C1串联后与运算放大器U1的反相输入端相连，运算放大器U1的同相输入端通过电阻R6接地，运算放大器U1的反相输入端与输出端之间连接有电阻R7，运算放大器U1的输出端与电阻R8、电容C2串联后与运算放大器U2的反相输入端相连，运算放大器U2的同相输入端通过电阻R9接地，运算放大器U2的反相输入端与输出端之间连接有电阻R10。

进一步地，所述运算放大器U1、U2为OP37。

进一步地，所述信号放大电路包括电阻R11、R12，电容C3、C4、C5，运算放大器U3、U4，所述电阻R11与运算放大器U3的同相输入端相连，运算放大器U3的同相输入端通过电容C3接地，运算放大器U3的同相输入端与反相输入端之间连接有电容C4，运算放大器U3的反相输入端与输出端相连，运算放大器U3的输出端通过电阻R12与运算放大器U4的同相输入端相连，运算放大器U4的反相输入端与输出端相连，运算放大器U4的输出端经过电容C5接地。

进一步地，所述带通滤波电路包括电阻R13、R14、R15、R16、R17、R18，电容C6、C7，运算放大器U5、U6，电阻R13一端与运算放大器U5反相输入端相连，电阻R13另一端与电容C6一端相连，电阻R13另一端还与通过电阻R14与运算放大器U5输出端相连，运算放大器U5的反相输入端与输出端之间连接有电容C7，电容C6另一端通过电阻R17与运算放大器U6反相输入端相连，运算放大器U5同相输入端通过电阻R15接地，运算放大器U5输出端通过电阻R16与运算放大器U6反相输入端相，运算放大器U6同相输入端接地，运算放大器U6反相输入端与输出端之间连接有电阻R18。

进一步地，所述微控制器为ARMS3-C2440。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果：一种超声波检测系统，由超声波发射接收电路、信号放大电路、带通滤波器构成的超声波检测系统，系统能够实现对大型工件的远程超声自动检测，具有精度高、检测效率高、操作方便的优点；超声波发射模块利用三极管构成的推挽放大电路驱动MOS管，通过变压器进行功率放大，电路结构简单、驱动功率大；超声波接收模块由OP37构成两级运放电路，确保超声波信号稳定不失真；信号放大电路将小信号进行放大，通过运放NE5532高速转换性能改善电路的瞬态性能，在较宽的带宽下，信号在不同程度的频段也可以不失真地输出，极大地提高电路的稳定性；带通滤波电路由两级运放构成，可以消除交流电所引起的干扰。

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为本实用新型检测系统原理框图；

图2为本实用新型超声波发射模块原理图；

图3为本实用新型超声波接收模块原理图；

图4为本实用新型信号放大电路原理图；

图5为本实用新型带通滤波电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

结合图1，一种超声波检测系统，包括微控制器、Zigbee模块、上位机、光耦转换电路、步进电机控制器、步进电机、机械执行装置、超声波发射接收电路、信号放大电路、带通滤波电路、A/D采样电路、超声探头。微控制器通过Zigbee模块与上位机进行无线通信；微控制器通过光耦转换电路与步进电机控制器相连，步进电机控制器与步进电机相连驱动步进电机，机械执行装置与步进电机相连，超声探头安装在机械执行装置上；微控制器通过超声发射信号与超声波发射接收电路与相连，超声波发射接收电路向超声探头发射接收超声波，超声波发射接收电路的接收信号经过信号放大电路进行放大、带通滤波电路进行滤波、A/D采样电路采样后送入微控制器。机械执行装置上安装有限位开关，限位开关还与光耦转换电路相连。微控制器为ARMS3-C2440。

结合图2，超声波发射接收电路包括超声波发射模块，超声波发射模块包括电阻R1、R2、R3，晶体管Q1、Q2和MOS管Q3，变压器TR1，发射器T1，超声波发射信号通过电阻R1分别与晶体管Q1、Q2的基极相连，晶体管Q1的发射极与Q2的发射极相连，晶体管Q1的集电极与正5V相连，Q2的集电极接地；MOS管Q3的栅极分别与晶体管Q1、Q2发射极相连，MOS管Q3的漏极经过变压器TR1原边、电阻R2后与正5V相连相连，MOS管Q3的源极接地；电阻R3、发射器T1分别并联在变压器TR1副边两端。晶体管Q1为NPN型三极管2N3904，晶体管Q2为PNP型三极管2N3906。MOS管Q3为IRFN34。超声波发射模块利用三极管构成的推挽放大电路驱动MOS管，通过变压器进行功率放大，电路结构简单、驱动功率大。

结合图3，超声波发射接收电路包括超声波接收模块，超声波接收模块包括接收器T2、电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10，电容C1、C2，运算放大器U1、U2，接收器T2与电阻R4并联后再与电阻R5、电容C1串联后与运算放大器U1的反相输入端相连，运算放大器U1的同相输入端通过电阻R6接地，运算放大器U1的反相输入端与输出端之间连接有电阻R7，运算放大器U1的输出端与电阻R8、电容C2串联后与运算放大器U2的反相输入端相连，运算放大器U2的同相输入端通过电阻R9接地，运算放大器U2的反相输入端与输出端之间连接有电阻R10。运算放大器U1、U2为OP37，OP37具有低失调电压和漂移特性，而且速度更高、噪声更低。超声波接收模块由OP37构成两级运放电路，确保超声波信号稳定不失真。

结合图4，信号放大电路包括电阻R11、R12，电容C3、C4、C5，运算放大器U3、U4，电阻R11与运算放大器U3的同相输入端相连，运算放大器U3的同相输入端通过电容C3接地，运算放大器U3的同相输入端与反相输入端之间连接有电容C4，运算放大器U3的反相输入端与输出端相连，运算放大器U3的输出端通过电阻R12与运算放大器U4的同相输入端相连，运算放大器U4的反相输入端与输出端相连，运算放大器U4的输出端经过电容C5接地。运算放大器U3、U4采用运放NE5532。信号放大电路精度高、噪声低、阻抗高、频带宽，可以将小信号进行放大，通过运放NE5532高速转换性能改善电路的瞬态性能，在较宽的带宽下，信号在不同程度的频段也可以不失真地输出，极大地提高电路的稳定性。

结合图5，带通滤波电路包括电阻R13、R14、R15、R16、R17、R18，电容C6、C7，运算放大器U5、U6，电阻R13一端与运算放大器U5反相输入端相连，电阻R13另一端与电容C6一端相连，电阻R13另一端还与通过电阻R14与运算放大器U5输出端相连，运算放大器U5的反相输入端与输出端之间连接有电容C7，电容C6另一端通过电阻R17与运算放大器U6反相输入端相连，运算放大器U5同相输入端通过电阻R15接地，运算放大器U5输出端通过电阻R16与运算放大器U6反相输入端相，运算放大器U6同相输入端接地，运算放大器U6反相输入端与输出端之间连接有电阻R18。带通滤波器由两级运放构成，滤除高频信号的干扰，可以消除交流电所引起的干扰。

综上所述，本实用新型超声波检测系统，由超声波发射接收电路、信号放大电路、带通滤波器构成的超声波检测系统，系统能够实现对大型工件的远程超声自动检测，具有精度高、检测效率高、操作方便的优点；超声波发射模块利用三极管构成的推挽放大电路驱动MOS管，通过变压器进行功率放大，电路结构简单、驱动功率大；超声波接收模块由OP37构成两级运放电路，确保超声波信号稳定不失真；信号放大电路将小信号进行放大，通过运放NE5532高速转换性能改善电路的瞬态性能，在较宽的带宽下，信号在不同程度的频段也可以不失真地输出，极大地提高电路的稳定性；带通滤波电路由两级运放构成，可以消除交流电所引起的干扰。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。