基于ARM9嵌入式的多功能无损检测仪
0 引言
在对螺栓、薄壁管材、小直径棒材和平面钢材等零件及材料的表面裂纹、近表面及内部材质缺陷裂纹的检测时,目前在国内基本上都是针对不同的零件及材料,使用专用检测仪进行无损检测,而且大多数还是由人工判别被测零件或材料的裂纹及缺陷。用一台检测仪,配备不同传感器,实现不同零件及材料的表面裂纹、近表面及内部材质缺陷裂纹的自动判别在国内并不多见,国外尽管有一些多功能无损探伤仪,其价格昂贵。根据市场需要,研制了基于ARM9嵌入式的多功能无损检测仪。其功能如下:
(1)以ARM920T核的S3C2410X嵌入式CPU作为核心器件,可使用多种传感器,如:超声波传感器、爬波探头、电涡流传感器、多频阵列涡流传感器等。通过功能按键用户可选择检测对象和相应的传感器,在LCD上可对各参数标定,其检测的灵敏度可调,以适应于不同材质和用途的螺栓、钢球、薄壁管材、小直径棒材和平面钢材等无损检测。
(2)既可在线全自动实时检测,又可离线检测。当在线检测时,若配备相应的机械机构,如料箱、机架部分、自动进料装置材质检测分选装置等,检测仪能自动对检零件进行检测,并可对合格和不合格零件进行分选,具有实时计数功能。
(3)配备了对螺栓、钢球、薄壁管材、小直径棒材和平面钢材等零件或材料的表面及近表面的裂纹和缺陷无损检测的多种先进的算法,既能定性检测,又能定量分析,确定裂纹大小。能显示每个被检测零件或材料的裂纹分布及裂纹大小、深浅状况坐标图,经标定后可以得到准确的缺陷数据。
(4)即可单机运行又可与PC机组成分布式控制检测系统。
2 检测仪硬件结构[1]
硬件以ARM920T核的S3C2410X嵌入式CPU作为核心器件,主要包括存储器扩展电路、传感器检测及信号转换电路、LCD显示电路、键盘接口电路、通信接口电路、PLL精确测时电路及声光报警电路等。硬件电路结构如图1所示。
2. 1 传感器接口电路[2-3]
可接超声波传感器、爬波探头、电涡流传感器、多频阵列涡流传感器等4种传感器,同时设计了与这4种传感器的信号检测与转换接口电路,下面介绍超声波发射与接收电路。
超声波检测是利用超声波反射的原理检测工件缺陷。检测电路主要由探头、收/发电路、A/D转换等部分组成。其中,收/发电路完成从超声波发射和接收、衰减、检测、放大等一系列超声波信号在检测仪中的模拟部分的信号处理,可通过S3C2410X中自带的A/D转换单元采集信号。超声波传感器接口的各部分电路如图2所示,检测仪采用的是单脉冲法,发射电路在发射控制信号的作用下,产生激励超声波探头的高压脉冲信号。图2(a)中,Vin为S3C2410X产生的超声波发射的控制信号,宽度为500 ns、重复频率为200Hz的脉冲信号,经Tl、T2、驱动后送到T4的控制极;T4漏极经Rl接高压Vch,当T4截止时,电容器C在400 V电源的作用下,经R1充电到400 V;当T4导通时,C经T4、R2放电,在R2上产生激励探头的高压。在图2(b)为超声波接收、放大及检波电路,超声波接收电路的作用是将接收换能器输出的微弱信号Vin进行滤波、放大、检波、整形,得到满足要求的脉冲信号,最后送入S3C2410X微处理器进行数据处理,提取出所要测量的参数。在接收电路中,采用了两级放大,前级放大选用低功耗、宽带运放MAX4132。第二级使用了带有自动增益控制(AGC)的运算放大器AD603。前一级运放构成二阶无限增益多路反馈带通滤波器。它衰减有用信号(200 kHz)以外的其他频率的干扰信号。通用运放MAX4132可以单电源供电(2·7~6·5 V),也可双电源供电(±1·35~±3·25 V)。由于输入和输出端均设计为满电源工作幅度的轨到轨(Rail-to-rail)结构,使得其直流精度方面非常出色。其低功耗的设计使得每个运放仅需要900μA的工作电流。而且驱动能力强,能驱动低到250Ω的负载。电路中加入由T3,TR1组成的信号耦合电路及D5,D6组成的检波电路,能有效的抑制干扰,提高信噪比。检波后的探伤信号缓冲后输入至S3C2410X的A/D。
相关文章
- 2022-07-25基于CC2430芯片的2.4GHz微带天线设计
- 2024-04-16四通阀在原油流量计标定中的分析与改进
- 2022-05-17触摸屏的分类发展及应用
- 2023-12-26先进制造技术在汽车覆盖件模具制造中的应用
- 2023-12-08基于SOLIDWORKS的动平衡设计仿真与优化
请自觉遵守互联网相关的政策法规,严禁发布色情、暴力、反动的言论。