超聲波探傷系統(tǒng)的接收技術(shù)研發(fā)

超聲波無損檢測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

無損檢測以不損害被檢驗(yàn)工件的使用性能為前提，通過多種物理原理和化學(xué)現(xiàn)象，對各種工程材料、零部件進(jìn)行有效的檢驗(yàn)和測試 ，借以評價(jià)它們的連續(xù)性、完整性、安全可靠性及某些物理性能。無損檢測工序在材料和產(chǎn)品的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)檢測以及質(zhì)量管理中，已成為一個(gè)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。超聲波檢測技術(shù)與其他元損檢測技術(shù)相比，具有適用范圍廣、速度快、缺陷定位準(zhǔn)確、成本低、靈敏度高、使用方便、對人體無害以及便于現(xiàn)場操作等優(yōu)點(diǎn)，因而，超聲波檢測技術(shù)是國內(nèi)外使用范圍最廣、使用頻率最高并且發(fā)展速度最快的無損檢測技術(shù)。

超聲波回波信號通過探頭接收，回波信號包含缺陷回波信號以及高壓負(fù)脈沖信號，由于回收回波信號時(shí)負(fù)脈 沖信號屬于干擾信號，因此為了得到回波信號中的缺陷信號，需對高壓負(fù)脈沖信號進(jìn)行過濾處理，故設(shè)計(jì)包含限幅、預(yù)放大電路處理，同時(shí)為了使缺陷信號能夠達(dá)到探傷系統(tǒng)AD模塊的輸入范圍，設(shè)計(jì)了程控放大、可 變增益放大電路，使接收模塊能夠滿足超聲波探傷系統(tǒng)的要求。

超聲波探傷系統(tǒng)的構(gòu)成

超聲波探傷系統(tǒng)為數(shù)字化超聲波探傷系統(tǒng)，對傳統(tǒng)模擬式超聲波探傷儀進(jìn)行了改進(jìn)，并吸收了智能超聲波檢測儀器的技術(shù)，對硬件電路做出改進(jìn)。超聲波探傷系統(tǒng)由C8o51F340 單片機(jī) 、超聲波發(fā)射模塊 、超聲波 接收模塊、高速AD采集模塊和上位機(jī)模塊組成。

超聲波接收模塊限幅電路

超聲波探傷系統(tǒng)采用單脈沖反射法，可直接通過被測工件表面探傷工件內(nèi)部缺陷，并可同時(shí)探傷工件多個(gè)內(nèi)部缺陷。由探頭接收的回波信號包含缺陷回波信號及負(fù)高壓脈沖信號。為了提取回波信號中的缺陷信號，通過限幅電路過濾掉高壓信號。限幅電路通過二極管的單向?qū)щ娫砗头€(wěn)壓管穩(wěn)壓作用的組合對高壓信號進(jìn)行過濾，并將信號電壓值鉗位在合理范圍內(nèi)，對后續(xù)電路產(chǎn)生保護(hù)作用。

超聲波接收模塊預(yù)放大電路

經(jīng)限幅電路過濾后，由探頭接收的缺陷回波信號為毫伏單位信號，為了保證缺陷信號能夠不失真地進(jìn)入后續(xù) 電路，需對信號進(jìn)行預(yù)放大處理，即采用預(yù)放大電路。預(yù)放大電路也負(fù)責(zé)匹配后續(xù)電路的阻抗。

超聲波接收模塊程控放大電路

系統(tǒng)采用美國AnalogDevices公司生產(chǎn)的新型壓控放大器AD603來實(shí)現(xiàn)時(shí)變增益放大，AD603具有低噪聲、寬頻帶、增益和增益范圍可調(diào)整、增益值(dB )隨外部控制電壓變化、帶寬不隨增益變化等優(yōu)點(diǎn)，完全能夠滿 足超聲波探傷系統(tǒng)要求,AD603的FDBK與VOUt引腳的不同接法會(huì)產(chǎn)生不同的增益范圍，系統(tǒng)將FDBK與Vout引腳設(shè)為開路，反饋端FDBK串聯(lián)一個(gè)18pF的電容，將增益范圍鎖定為+8.92dB～+51.07dB。增益大小由V pos與V脅的電壓差決定。

超聲波系統(tǒng)的接收模塊能夠過濾掉發(fā)射模塊的高脈沖信號和較大幅值脈沖，同時(shí)通過DACO832、AD603的可變增益放大電路將信號放大到采集模塊的輸入范圍內(nèi)，滿足實(shí)際超聲波探傷系統(tǒng)的要求。