简易涡流探伤装置的设计.doc

简易涡流探伤装置的设计一、概述涡流探伤是涡流检测技术的最主要的应用，它可应用于导电材料表面及近表面缺陷的检测。由于涡流检测是基于电磁感应现象，不仅被检测材料或制件的电、磁性能发生变化会引起检测线圈的响应，而且被检测对象的形状、尺寸的变化也会引起感应磁场和涡流分布的改变，正确、可靠地将缺陷信号从多种干扰因素所产生的“噪声”信号中分离、提取出来时涡流检测的根本目的。对于组成机械的各种金属零部件，它们的质量决定整机的性能，为此需要设计检测装置来完成这项任务。本设计利用涡流原理进行金属零部件质量的检测。如果检测电路设计成LC振荡电路形式，当检测线圈L对工件进行检测时，质量合格与不合格工件将使线圈的阻抗也将改变，也即电路中的振荡频率发生变化。此时如果测量LC振荡电路中的频率并找出频率与金属工件质量之间的关系，即可获金属零部件质量的情况。二、方案论证设计一个简易涡流探伤装置，能够实现简单的部件识别。本课设可分为三个部分进行设计和实验。第一部分是LC振荡电路，此部分运用电感、电容等元器件组成电容三点式振荡电路，以达到产生正弦波的目的；第二部分是整流滤波电路，此部分由555电路以及其它部件组成；第三部分是显示电路，此部分用单片机作为主控部件，用数码管进行显示。其总体框图为LC振荡电路滤波电路单片机控制电路频率显示电路显示电路图1 总体框图三、电路设计1LC振荡电路LC振荡器有基本放大器、选频网络和正反馈网络三个部分组成。为了维持震荡，放大器的环路增益应该等于1，而电容三点式振荡器的谐振频率为在实验中可通过测量周期T来测定谐振频率，即仿真电路图为图2 LC振荡电路图中的振荡频率为实际测试中显示的周期为2整流滤波电路此部分电路采用LM555CM芯片可以简单的将正选信号滤波成方波信号。图3 整流滤波电路3频率显示电路此部分电路应用单片机设计，主要功能是显示零部件的频率。图4 频率显示电路总体流程图为否是开始脉冲采集并开始定时为各位变量赋值并存放到temp变量中判断比较temp是否在55kHz65kHz之间报警且不显示频率不报警仅显示频率返回返回图5 总体流程图四、性能的测试1. LC振荡电路的测试如下图所示为输出的振荡波形。图6 振荡波形2.整流电路测试如下图所示为输出的整流波形。图7 整流波形3.频率显示电路性能测试 当零部件所产生的频率范围在55k-65kHz内时，属于正常部件，无报警，只显示频率此显示结果有少许误差；当零部件所产生的频率范围不在55k-65kHz内时，属于不正常部件，报警，不显示频率，即显示结果为“000000”。图8 正常显示电路图图9 非正常显示电路图五、结论本课设基本实现了简易涡流探伤装置的设计，用电路仿真零部件引起的涡流变化，对具体的变化频率进行显示，并判断零部件是否满足条件，达到了设计要求。六、性价比本次课程设计的电路从总体来看工作稳定，基本符合设计的要求和技术指标。从选取的电路元件来看，个数比较少，且均为常见的电路元件，价格都很便宜，电路实用，易于调试，可以应用到实际中去。七、课设体会及合理化建议 通过本次课程设计，我对通信电子电路、模拟电子线路以及单片机有了更深入的理解。这段时间我查阅了很多关于信号放大以及谐振回路的知识，感觉到每一项课题都是博大精深的，同时也深知自己的能力有限，需要不断地加强锻炼。以前，我曾用Protel 99SE、Proteus、Mnltisim 10进行过仿真，但对其并不是很了解，通过这次课程设计，对软件有了更多的接触，对其使用方法掌握的比较好，相信这段经历一定会令我受益终身。两周的时间虽然短暂，但在这两周里我所学到的东西却是很多的。在仿真中不可避免会遇到很多问题，比如电路不能运行，波形严重失真，数据错误等等，经过老师、同学的帮助，仿真电路终于可以正常运行了。我觉得出现错误并不可怕，重要的是要学会改正和排错的过程，在这个过程中，我锻炼了自学的能力并且培养出了坚强的信念，而这些恰恰是我日后工作所需要的。参考文献1华成英、童诗白，模拟电子技术基础，M北京：高等教育出版社，2006年2宋学君主编，模拟电子技术，M科学出版社，2006年3李万臣，谢红编著. 模拟电子技术基础实验与课程设计.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2001 4何希才，新型电子电路应用实例，M北京:科学出版社,2005年5张咏梅，陈凌霄编著. 电子测量与电子电路实验. 北京：北京邮电大学出版社，20006李秀人，电子技术实训指导，M北京:国防工业出版社,2006年7张毅刚等编著. MCS-51单片机应用设计. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003附录I 总电路图附录II 元器件清单序号编号名称型号数量1U1单片机AT89C5112RP排阻1K23C电容10u33p10p84R电阻10K1K5K75LED数码管7SEG66D二极管LED-RED17J开关DIPSW118U2集成运放LM5551附录III 源程序#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsfr16 DPTR=0x82;bit status_F=1;uint aa,bb,ge,shi,bai,qian,wan,shiwan;uchar cout;unsigned long temp;uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;void delay(uint z);void init();void display(uint shiwan,uint wan,uint qian,uint bai,uint shi,uint ge);void xtimer0();void xtimer1();void xint0();void main()P0=0XFF;init();while(1)if(aa=19) aa=0; status_F=1; TR1=0; delay(46); TR0=0; DPL=TL0; DPH=TH0; temp=DPTR+cout*65535; shiwan=temp%1000000/100000;wan=temp%100000/10000;qian=temp%10000/1000; bai=temp%1000/100; shi=temp%100/10; ge=temp%10; if(temp=55000) display(shiwan,wan,qian,bai,shi,ge); P1=1; else shiwan=0; wan=0; qian=0; bai=0; shi=0; ge=0; display(shiwan,wan,qian,bai,shi,ge); P1=0; void init()temp=0;aa=0;cout=0;IE=0X8A;TMOD=0x15;TH1=0x3c;TL1=0xb0; TR1=1;TH0=0; TL0=0;TR0=1; void display(uint shiwan,uint wan,uint qian,uint bai,uint shi,uint ge)P0=0xdf;P2=tableshiwan;delay(5);P0=0xef;P2=tablewan;delay(3);P0=0xf7;P2=tableqian;delay(3);P0=0xfb;P2=tablebai;delay(3);P0=0xfd;P2=tableshi;delay(3);P0=0