为CTS-A型探伤仪增加的实时数据采集功能

    由于传统的超声波探伤仪没有对检测信息的记录和探伤信息的处理功能,现场检测时全靠工作人员对检测信息进行判断和手工记录,所以检测结果的准确性和可靠性有很大的随机因素。施工检验中错判、漏检现象时有发生。更重要的是,按照国际施工检验标准规定,超声波检测必须要有可靠和可信的现场记录。因此,不论是从提高施工质量检验水平和管理水平,还是与国际标准接轨,都有必要增加超声波探伤检验信息的智能化处理功能和信息的自动记录功能。

    1　超声波探伤仪工作原理的分析

    超声波探伤仪是根据“压电效应”制成的一种检测装置,它由振荡电路产生高频振荡信号施于探头(换能器),激励探头发射超声波。同时,探头又可将反射回的超声波信号转换为电信号,输入的电信号经接收电路在CRT上显示出来,从而很直观地得到被测工件内部缺陷的信息。

    由图1可知超声波探伤仪有六大部分:同步电路、时基电路、发射电路、接收电路、CRT驱动及显示部分、探头。

    由探头发射的超声波一部分由物体表面反射回来形成回波信号T,大部分经耦合剂折射进入被测物体,在物体内传播,当这束超声波遇到物体内部的缺陷断面时便反射回来,形成缺陷波F。反射波经探头将超声波转换成高频电信号,再经信号处理,最后在荧光屏上显示出来。荧光屏上的纵座标反映出反射波的强度(即缺陷的情况),荧光屏上的横座标反映出这束波在物体内传播的时间(即缺陷的位置信息)。还有一部分进入物体内的波在传播过程中未遇到缺陷,最后一直到物体的底表面才反射回来,形成底面回波B。

    普通的超声波探伤仪只能动态地在荧光屏上显示T-F-B波形,没有波形的记录功能,更没有波形信息的处理功能。“超声波信息处理装置”能够记录并处理超声波的探伤信息并能按电力系统的探伤检验规范的要求将信息打印出来。

    2　超声波探伤信息数据采集装置研制

    超声波探伤信息数据采集装置以Intel8031单片机为核心,有LED数码显示,4x4键盘输入,centronic标准并口可接打印机;系统配置有32 KB的SRAM的数据存储器,32 KB的EPROM程序存储器;外部信号预处理有高频信号数据采集电路、闸门控制电路。

    超声波探伤信息处理装置与探伤仪通过3条联线相接,其硬件结构如图2所示。

    超声波探伤的超声波信号频率一般为1～10 MHz。用于电建焊接检验的超声波信号频率为1.25～5 MHz,最大值为5 MHz。通过分析超声波探伤仪的电路和信号发现:超声波高频信号在向CRT显示输出前,先进行检波处理,而检波处理后的信号频率为检波前的1/5。也就是说,5 MHz的超声波信号检波输出的信号频率为1 MHz。采样信号就取自检波输出点。为了得到精确的波形特征,每周期采样10个点,即采样频率为10MHz。由于本装置CPU是8031单片机,其主频为12 MHz,其指令周期频率为1 MHz。所以采用通常的CPU控制A/D转换的数据采集方法不能满足本系统的高速采样要求。