一种新型超声波探伤仪装置的制作方法

文档序号:15094316发布日期:2018-08-04 14:11阅读:521来源:国知局

本发明涉及无损检测行业的超声波探伤电子设备,尤其涉及超神波探伤仪的探测装置。



背景技术:

超声波探伤仪是一种便携式工业无损探伤仪器,它能够快速、便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷(裂纹、疏松、气孔、夹杂等)的检测、定位、评估和诊断。既可以用于实验室,也可以用于工程现场,广泛应用在锅炉、压力容器、航天、航空、电力、石油、化工、海洋石油、管道、军工、船舶制造、汽车、机械制造、冶金、金属加工业、钢结构、铁路交通、核能电力、高校等行业。

现有的超声波探伤仪是由处理器控制负尖波发生器电路产生负脉冲尖波激励探头,产生超声波,超声波在介质中传播,遇到介质分界面产生反射波被探头接收到,并生成微弱的反射回波电信号,电信号经带通滤波器滤波后输入到采样芯片中,最后由处理器处理并现实。上述流程中存在显而易见的缺陷:一方面,采用尖波脉冲发射,由于尖脉冲只能产生一次探头振动导致发射功率不足,且对一些特殊材质的很难穿透,比如pvc材质,球墨铸铁,灰铁等;另一方面,对电信号只进行一级带通滤波器,对噪声过滤不足,噪声较大,很难有很高的信噪比,影响探伤过程中的判断。

因此,针对以上缺陷,需要对现有技术进行有效创新。



技术实现要素:

针对以上缺陷,本发明的目的在于提供一种新型超声波探伤仪装置,该装置采用高压脉冲方波发射,保持发射高效率的同时提高超声波的穿透力,采用分段增益调节运放可以有效避免大信号回波过载问题,对信号进行多级滤波,使得噪音处理更为彻底,此外,采用共模双边输入可有效对抗电磁干扰。

为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:

一种新型超声波探伤仪装置,包括逻辑控制芯片、高压方波发生器电路、探头、分段增益调节运放、带通滤波器、共模差分电路以及双边ad采样模块;所述的逻辑控制芯片内设置有发射脉冲控制模块和波形非均匀压缩模块,发射脉冲控制模块连接高压方波发生器电路,高压方波发生电路、探头、分段增益调节运放、带通滤波器、共模差分电路、双边ad采样模块依次进行信号连接,双边ad采样模块同波形非均匀压缩模块进行连接;

相应的,发射脉冲控制模块产生方波脉冲;

相应的,高压方波发生电路激发出的高压方波脉冲的脉冲宽度为60ns-1000ns,步距≤10ns;

相应的,分段增益调节运放分成三段进行信号放大;

相应的,分段增益调节运放中的三段分别为0-32db、32-64db、64-110db;

相应的,带通滤波器至少设置有两个,分别为带通滤波器a和带通滤波器b;

相应的,带通滤波器a采用lcr滤波器,可以有效地滤除大部分的噪声;

相应的,带通滤波器b采用有源滤波电路,根据探头的频率进行带通滤波,进一步滤除噪声;

相应的,双边ad采样模块采用双边的105mhzad芯片,既可以避免200mhzad采样芯片的昂贵经济陈本,又可以达到高采样频率的效果。

本发明的有益效果为:

高压方波发生电路采用高压方波发射,并保证高压方波脉冲的脉冲宽度为60ns-1000ns,步距≤10ns,脉冲沿小于1ns,可以保持高效率,大大提高超声波的穿透力,对于特殊材料,在常规尖脉冲发射不能穿透的情况下,因方波脉冲发射和探头可以有效地匹配,因此可以有效地穿透;

采用分段增益调节运放对信号进行多级加强,可以有效避免大信号回波过载问题;

采用多级滤波器对信号中的噪音进行分级处理,大大提高了信噪比;

采用共模差分电路,进行双边输入,有效地抗电磁干扰,并采用双边105mhz采样,低成本高收益。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明:

图1是本发明的结构示意图;

图中:

1、逻辑控制芯片;11、发射脉冲控制模块;12、波形非均匀压缩模块;2、高压方波发生器电路;3、探头;4、分段增益调节运放;51、带通滤波器a;52、带通滤波器b;6、共模差分电路;7、双边ad采样模块。

具体实施方式

如图1所示,一种新型超声波探伤仪装置,包括逻辑控制芯片1、高压方波发生器电路2、探头3、分段增益调节运放4、带通滤波器、共模差分电路6以及双边ad采样模块7;逻辑控制芯片1内设置有发射脉冲控制模块11和波形非均匀压缩模块12,发射脉冲控制模块11连接高压方波发生器电路2,高压方波发生电路2、探头3、分段增益调节运放4、带通滤波器、共模差分电路6、双边ad采样模块7依次进行信号连接,双边ad采样模块7同波形非均匀压缩模块12进行连接。

下面说明本发明的具体运行流程:

逻辑控制芯片1中的发射脉冲控制模块11产生对应的脉冲方波给高压方波发生器电路2,高压方波发生器电路2激发高压方波脉冲,脉冲宽度60ns-1000ns范围,步距≤10ns,脉冲沿小于1ns,高压发射方波激发探头3,发出超声波,超声波在工件中传输,遇到分界面进行反射,反射回波被探头3接收,并生成微弱的反射回波电信号,由于反射回波电信号及其微弱,通过分段增益调节运放4对微弱电信号进行分段放大,分0-32db,32-64db,64-110db三段放大,经分段增益调节运放4后的信号属于全频带信号,对全频带信号进行两级带通滤波。带通滤波器a51采用lcr滤波器,可以有效地滤除大部分的噪声,带通滤波器b52采用有源滤波电路,根据探头3的频率进行带通滤波,进一步滤除噪声,回波信号经由带通滤波器后输入共模差分电路6对信号进行差分共模处理,差分信号后输入105mhz双边ad采样模块7,双边ad采样模块7采样后的波形数据进行波形非均匀压缩后通过数据总线传输给数字信号处理芯片。

数字信号处理芯片经波形处理后送显示控制芯片,并在显示器上显示,数字信号处理芯片将要存储的数据存储在闪存芯片中,数字信号处理芯片的程序在同步动态存储器中运行,数字信号处理芯还可通过总线和键盘进行交互。

此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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