一種電力鋼構件超聲檢測裝置，其由發射傳感器（1）、發射電路（2）、接收傳感器（3）、接收放大電路（4）、回波信號處理電路（5）和單片機控制電路（6）、電源構成；其中：發射電路（2）是一個工作頻率為40kHz的555時基集成電路；單片機控制電路（6）的主控芯片具體為AT89C52，接收放大電路（4）具體為40kHz帶通濾波電路，具體使用MX4167高速運算放大器；發射電路（2）具體為MAX232單電源電平轉換芯片；超聲波發射頭具體是采用共振頻率為40kHz的TCT40-16探頭，超聲波接收頭具體為RCT40-16探頭。本發明專利技術利用溫度檢測電路有效消除了環境溫度變化對傳播速度的影響；采用延遲接收技術有效消除了串繞信號，進一步提高了撿測的精度及靈敏度。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電磁超聲檢測技術，具體是一種電力鋼構件超聲檢測裝置。
技術介紹
超聲導波檢測技術是一種新興的無損檢測技術，無需逐點掃查，一次可檢測一塊平板或一段管道，具有檢測效率高的優點。超聲波測距是一種傳統而實用的非接觸測量方法，和激光、渦流和無線電測距方法相比，具有不受外界光及電磁場等因素影響的優點，在惡劣環境中也具有一定的適應能力，且結構簡單，成本低，因此在工業控制、建筑測量、機器人定位方面得到了廣泛的應用。若將電磁超聲和導波技術整合一體，發揮其各自的優點，那么就可以實現非接觸的快速檢測，這在工業領域中有廣闊的應用前景。人們期望獲得一種技術效果優良的電磁超聲檢測探頭。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種電力鋼構件超聲檢測裝置，具有結構設計簡單、激勵能力強、接收靈敏度高的特點，可進行電力構件厚板、輸電鐵塔和大口徑管道等的檢測。本專利技術具體提供了 一種電力鋼構件超聲檢測裝置，其由發射傳感器1、發射電路2、接收傳感器3、接收放大電路4、回波信號處理電路5和單片機控制電路6、電源構成；其中發射傳感器1、發射電路2、單片機控制電路6、回波信號處理電路5、接收放大電路4接收傳感器3分別依次相連接；發射電路2和接收放大電路4上還分別連接有超聲波發射頭、超聲波接收頭；其特征在于發射電路2是一個工作頻率為40kHz的555時基集成電路；單片機控制電路6的主控芯片具體為AT89C52 ;AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含8k bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256bytes的隨機存取數據存儲器RAM，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大的AT89C52單片機可為您提供許多較復雜系統控制應用場合。AT89C52單片機是主控芯片，用其控制顯示、鍵盤掃描、報警、超聲波的發射機接收的控制；單片機控制電路6產生6-16個40kHz發射脈沖用于驅動發射傳感器1，并激勵出超聲波在空氣中傳播，遇障礙物反射而返回實現檢測過程；接收傳感器3通過壓電轉換的原理，將由障礙物返回的回波信號轉換成電信號，由于該信號幅度為3-18毫伏，因此須由接收放大電路4進行低噪聲放大將回波信號放大到一定幅度，接收放大電路4具體為40kHz帶通濾波電路，具體使用MX4167高速運算放大器；然后通過回波信號處理電路5濾除干擾成分，并由回波信號處理電路5轉換成方波信號，送至單片機控制電路6進行時間測量和距離的控制處理。單片機根據脈沖發射時間和接收到回波的時間計算出時間差t，即超聲波在空氣中傳播的時間，并由式(101):S=c*t/2(101)計算出距離S，式中參數c是超聲波在空氣中的傳播速度；發射電路2具體為MAX232單電源電平轉換芯片，將40kHz的方波由5V轉換成20V，以提高發射功率;MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標準串口設計的單電源電平轉換芯片，使用+5v單電源供電。MAX232多用于串口通信，起到電平轉換的作用，而本設計只用到其電平轉換，將40kHz的方波由5V轉換成20V，提高發射功率。超聲波發射頭具體是采用共振頻率為40kHz的TCT40-16探頭，超聲波接收頭具體為RCT40-16探頭。超聲波在空氣中傳播功率及精度與頻率成正比，比較和分幾個常用超聲波頻率的特點，優選取頻率為40kHz ;由單片機端口輸出40kHz間斷兩路反相方波，此時定時器開始計時，信號經MAX232電平轉換芯片送到超聲波換能器的兩個電極，可以提高超聲波的發射強度。所述電力鋼構件超聲檢測裝置中還設置有顯示模塊，其具體是采用SPI通信協議的N0KIA5110IXD顯示模塊。Nokia5110IXD支持多種串行通信協議，我們采用SPI通信協議。SPI總線系統是一種同步串行外設接口，它可以使MCU與各種外圍設備以串行方式進行通信以交換信息。SPI總線系統一般使用4條線:串行時鐘線SCK、主機輸入/從機輸出數據線MIS0、主機輸出/從機輸入數據線MOSI和低電平有效的從機選擇線CS。SPI的通信原理很簡單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個主設備和一個或多個從設備，需要至少4根 線，事實上3根也可以(單向傳輸時)。其中CS是控制芯片是否被選中的，也就是說只有片選信號為預先規定的使能信號時(高電位或低電位)，對此芯片的操作才有效。這就允許在同一總線上連接多個SPI設備成為可能。接下來就負責通訊的3根線了。通訊是通過數據交換完成的，這里先要知道SPI是串行通訊協議，也就是說數據是一位一位的傳輸的。這就是SCK時鐘線存在的原因，由SCK提供時鐘脈沖，SDI和SDO則基于此脈沖完成數據傳輸。數據輸出通過SDO線，數據在時鐘上升沿或下降沿時改變，在緊接著的下降沿或上升沿被讀取。完成一位數據傳輸，輸入也使用同樣原理。這樣，在至少8次時鐘信號的改變(上沿和下沿為一次)，就可以完成8位數據的傳輸。具體電路圖如圖3所示。所述電力鋼構件超聲檢測裝置中還設置有數字溫度傳感器DS18B20和溫度補償>J-U ρ α裝直。本專利技術利用溫度檢測電路有效消除了環境溫度變化對傳播速度的影響；在盲區消隱方面，采用延遲接收技術，有效消除了串繞信號，進一步提高了撿測的精度及靈敏度。為了克服外界溫度環境的干擾，我們采用數字溫度傳感器DS18B20，獨特的一線接口，只需要一條口線通信多點能力。溫度傳感器可編程的分辨率為9-12位溫度轉換為12位數字格式最大值為750毫秒，描述該DS18B20的數字溫度計提供9至12位(可編程設備溫度讀數。信息被發送到/從DS18B20通過I線接口，所以單片機與DS18B20只有一個一條口線連接。為讀寫以及溫度轉換可以從數據線本身獲得能量，不需要外接電源。因為每一個DS18B20的包含一個獨特的序號，多個DS18B20可以同時存在于一條總線。附圖說明圖1電磁超聲探頭的俯視圖(磁鐵頂部碳鋼片未畫出)；圖2超聲波發射電路圖；圖3Nokia5110顯示電路部分原理接線圖；圖4電力鋼構件超聲檢測處理工藝流程框圖。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術做進一步說明:實施例1—種電力鋼構件超聲檢測裝置，其由發射傳感器1、發射電路2、接收傳感器3、接收放大電路4、回波信號處理電路5和單片機控制電路6、電源構成；其中:發射傳感器1、發射電路2、單片機控制電路6、回波信號處理電路5、接收放大電路4接收傳感器3分別依次相連接；發射電路2和接收放大電路4上還分別連接有超聲波發射頭、超聲波接收頭；其特征在于:發射電路2是一個工作頻率為40kHz的555時基集成電路；單片機控制電路6的主控芯片具體為AT89C52 ;AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含8k bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256bytes的隨機存取數據存儲器RAM，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大的AT89C52單片機可為您提供許多較復雜系統控制應用場合。AT89C52單片機是主控芯片，用其控制顯示、鍵盤掃描、報警、超聲波的發射機接本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種電力鋼構件超聲檢測裝置，其由發射傳感器（1）、發射電路（2）、接收傳感器（3）、接收放大電路（4）、回波信號處理電路（5）和單片機控制電路（6）、電源構成；其中：發射傳感器（1）、發射電路（2）、單片機控制電路（6）、回波信號處理電路（5）、接收放大電路（4）接收傳感器（3）分別依次相連接；發射電路（2）和接收放大電路（4）上還分別連接有超聲波發射頭、超聲波接收頭；其特征在于：發射電路（2）是一個工作頻率為40kHz的555時基集成電路；單片機控制電路（6）的主控芯片具體為AT89C52；單片機控制電路（6）產生6?16個40kHz發射脈沖用于驅動發射傳感器（1），并激勵出超聲波在空氣中傳播，遇障礙物反射而返回實現檢測過程；接收傳感器（3）通過壓電轉換的原理，將由障礙物返回的回波信號轉換成電信號，由于該信號幅度為3?18毫伏，因此須由接收放大電路（4）進行低噪聲放大將回波信號放大到一定幅度，接收放大電路（4）具體為40kHz帶通濾波電路，具體使用MX4167高速運算放大器；然后通過回波信號處理電路（5）濾除干擾成分，并由回波信號處理電路（5）轉換成方波信號，送至單片機控制電路（6）進行時間測量和距離的控制處理；發射電路（2）具體為MAX232單電源電平轉換芯片，將40kHz的方波由5V轉換成20V，以提高發射功率；超聲波發射頭具體是采用共振頻率為40kHz的TCT40?16探頭，超聲波接收頭具體為RCT40?16探頭。...
【技術特征摘要】
1.一種電力鋼構件超聲檢測裝置，其由發射傳感器(I)、發射電路(2)、接收傳感器(3)、接收放大電路(4)、回波信號處理電路(5)和單片機控制電路(6)、電源構成；其中:發射傳感器(I)、發射電路(2)、單片機控制電路(6)、回波信號處理電路(5)、接收放大電路(4)接收傳感器(3)分別依次相連接；發射電路(2 )和接收放大電路(4)上還分別連接有超聲波發射頭、超聲波接收頭；其特征在于: 發射電路(2)是一個工作頻率為40kHz的555時基集成電路；單片機控制電路(6)的主控芯片具體為AT89C52 ； 單片機控制電路(6)產生6-16個40kHz發射脈沖用于驅動發射傳感器(1)，并激勵出超聲波在空氣中傳播，遇障礙物反射而返回實現檢測過程； 接收傳感器(3)通過壓電轉換的原理，將由障礙物返回的回波信號轉換成電信號，由于該信號幅度為3-18毫伏，因此須由接收放大電路(4)進行...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王玲，夏泳，杜科，
申請(專利權)人：國家電網公司，遼寧省電力有限公司本溪供電公司，
類型：發明
國別省市：
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