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在壓力容器安全管理中，定期檢驗是防止壓力容器發(fā)生失效事故，特別是預防重大事故發(fā)生的必要手段，由于壓力容器在制造、使用上的特點，其機械結構上不可避免的會出現(xiàn)裂紋、空隙氣孔和焊縫缺陷等，對壓力容器進行無損檢測工程上意義重大。超聲波檢測是種重要的無損檢測技術，由于它的穿透力強、檢測可靠準又方便易行，已經(jīng)廣泛應用于工業(yè)及高技術產(chǎn)業(yè)中。
在早期的超聲波檢測中，利用模擬信號進行檢測探傷，其結果主要依靠經(jīng)驗進行分析，存在著性差和準性差等系列問題。隨著計算機技術、信號處理技術等高新技術的應用，超聲波檢測數(shù)字化的研究日趨廣泛，數(shù)字化采集和分析已經(jīng)成為超聲波探傷設備的發(fā)展趨勢。般來說，分辨率是超聲波檢測的重要指標，它直接影響測量的準度，并且對微小缺陷的發(fā)現(xiàn)能力更強，由于材料工藝的提高，壓力容器外殼厚度不斷減少，這就要求超聲波檢測的分辨率進步提高。超聲波檢測實質上是測量超聲波在材料厚度方向上兩個表面反射波的時間差，通過計算可求出材料的厚度，對微小缺陷和薄壁而言，分辨率的提高主要是要求超聲波檢測有較高的探測頻率，這勢必為后續(xù)的信號采樣處理部分帶來較高的要求。因此，根據(jù)設計要求和凌華科技公司的PCI-9846多通道高速數(shù)字化儀的特點，選用PCI-9846數(shù)字化儀為核心，配合相關硬、軟件設計的四通道超聲波檢測系統(tǒng)，具有度高、分析功能強等優(yōu)點。
二、系統(tǒng)設計與構成
超聲波檢測系統(tǒng)由計算機、PCI-9846數(shù)字化儀、C805F340單片機、電源、發(fā)射電路、程控放大電路組成，其整體結構如圖所示。
 圖 超聲波檢測系統(tǒng)框圖
圖 超聲波檢測系統(tǒng)框圖
測量過程由計算機發(fā)起，通過USB口控制單片機C805F340，由單片機產(chǎn)生相關的開關信號，經(jīng)過發(fā)射電路產(chǎn)生高壓窄脈沖，激勵發(fā)射探頭產(chǎn)生超聲波，接收探頭完成聲電轉換，將其轉換為接收電信號，經(jīng)過由計算機設定的程控放大器后由PCI-9846數(shù)字化儀進行采樣，數(shù)字化儀和計算機使用PCI接口進行數(shù)據(jù)交換，由計算機顯示、分析處理。電源電路和單片機外圍電路包括看門狗、晶體振蕩器、復位電路等。根據(jù)設計要求，要求同時有四路探頭進行工作。
2. 數(shù)字化設備的選擇
數(shù)字化儀從本質上來說就是個A/D設備，配備相應的接口和軟件，成為單獨的設備，廣泛應用于信號采集和分析中。對本系統(tǒng)來說，要求其信號采集部分具有以下特點：
同時可以接收4路輸入并進行A/D變換。在本系統(tǒng)中，隨著工件在流水線上的行進，各工序同時完成，需要對4個主要位置同時進行探傷，從實效性上必須要求有4個輸入的數(shù)字化設備。
要求具有較高的采樣頻率。超聲波在鋼質品中傳播速度近于空氣的0倍，超聲波脈沖發(fā)射后接收端根據(jù)兩個反彈回波進行厚度測量。如果是進行探傷，頻率越高則采集后的信號越具有處理價值。根據(jù)發(fā)射探頭的成熟水平和應用需求，選取超聲波的頻率為5MHz，理論上需要0M的采樣率，但是實踐中要求采樣率30M以上。

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