毕业设计_复杂断面重轨在线无损检测系统设计利用虚拟仪器实现超声波探伤

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超声波探伤毕业论文

超声波探伤毕业论文目录前言1 绪论1.1课题研究背景和意义 (1)1.2超声波检测技术的研究进展 (4)1.3课题研究的主要容 (10)2 超声波检测仪器的总体设计2.1脉冲反射式超声波检测技术的基本原理 (13)2.2 超声波检测仪器设计 (19)2.3仪器抗干扰措施 (29)2.4本章小结 (31)3 声波检测模块设计3.1电源电路设计 (32)3.2超声波发射控制电路设计 (35)3.3阻尼限幅电路设计 (39)3.4程控放大电路设计 (41)3.5滤波电路设计 (51)3.6检波电路设计 (56)4 结论与展望4. 1结论 (61)4. 2进一步的完善 (63)参考文献 (64)致谢 (67)前言无损检测诊断技术是在不损坏材料工件或产品的前提下，利用材料部结构密度异常或缺陷的存在所引起的对声、磁、光、电、热场等反应的变化，来探测各种工程材料、零部件、结构件等部和表面缺陷，并对缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化做出判断和评价llJ。

无损检测诊断的目的在于定量掌握缺陷与强度的关系，评价构件的允许载荷、寿命或剩余寿命；检测产品在制造或使用过程中产生的结构不完整性，以及缺陷的情况。

从而改进制造工艺，提高产品质量，及时发现故障，保证设备安全、高效、可靠地运行【2J。

无损检测诊断技术己在机械制造、石油勘探、船舶构造、汽车、铁道、建筑、冶金、航空航天和半导体等工业中被普遍采用。

随着科学技术的发展，对产品质量提出了越来越高的要求，特别是产品关键零部件的质量问题所造成的事故以及巨大的经济损失，使人们更加认识到了无损检测诊断技术的重要性。

在工业发达国家中，无损检测诊断技术已成为必不可少的重要工具和手段。

美国总统里根曾说过“如果没有先进的无损检测技术，美国就不可能享有众多领域的领先地位”。

由此可见无损检测诊断技术在现代国民经济中的重要地位。

超声波检测技术是当今工程和生产中无损检测技术领域的一种非常重要的手段和方法。

超声波探伤仪的设计_毕业设计说明书(论文设计)

摘要超声无损检测是在现代工业生产中应用的非常广泛的一种无损检测方法，它对于提高产品的质量和可靠性有着重要的意义。

尽管随着电子技术的发展，国出现了一些数字化的超声检测仪器，但其数据处理及扩展能力有限，缺乏足够的灵活性。

而虚拟仪器是近年来刚刚发展起来的一种新的仪器构成方式，它是一种计算机技术、通讯技术和测量技术相结合的产物，具有很大的灵活性和扩展性，具有旺盛的生命力。

因而本设计尝试将虚拟仪器技术和超声检测技术相结合，基于A T89C52单片机开发的超声探伤仪智能系统的硬件组成、软件设计和抗干扰措施,以脉冲反射式超声探伤仪为代表研制完成一个良好的数字化的超声检测平台，该系统具有测量、数字显示、A/D转换等功能,并具有工作稳定、性能好等优点。

为以后进一步的更深入的超声数字信号处理研究打下了良好的基础。

关键词：无损检测；超声波探伤；AT89C52；虚拟仪器；L a b V I E WAbstractA s a k i n d o f N DT(N o n-D e s t r u c t i v e Te s t i n g)，U T (U l t r a s o n i c Te s t i n g)i s w i d e l y u s e d i n m o d e r ni n d u s t r y,w h i c h p l a y s a v e r y i m p o r t a n t r o l e i ni m p r o v i n g t h e q u a l i t y a n d t h e r e l i a b i l i t y o f p r o d u c t.A l t h o u g h a l o n g w i t h t e c h n i c a l d e v e l o p m e n t i ne l e c t r o n i c s,s o m e d i g i t a l U T i n s t r u m e n t s h a v e b e e n d e v e l o p e d a t h o m e,i t s e x p a n d-a b i l i t y a n d t h ea b i l i t y o f p r o c e s s i n g d a t a l i m i t e d.V I(V i r t u a l I n s t r u-m e n t)i s a n e w I n s t r u m e n t s t r u c t u r e d e v e l o p e dr e c e n t y e a r s a n d i s a n o u t c o m e w h i c h c o m b i n e s t h e c o m p u t e r t e c h n i q u e,t h e c o m m u n i c a t i o n t e c h n i q u e t o g e t h e r w i t h t h e m e a s u r e t e c h n i q u e,w h i c h h a sh u g e e x p a n d a b i l i t y,f l e x i b i l i t y a n d t h e p r o s p e r o u sv i t a l i t y.S o a m e t h o d o f t r y i n g t o c o n j o i n t h e V I a n d t h e U T i s b r o u g h t o u t a n d a d i g i t a l U T D e v i c e b a s e d o n A t y p e u l t r a s o n i c f l a w d e t e c t o r h a s b e e n m a d e, t h e h a r d w a r e c o m p o s i t i o n,s o f t w a r e d e s i g n a n da n t i2-i n t e r f e r e n c e m e a s u r e s o f t h e i n t e l l i g e n tu l t r a s o n i c f l a w d e t e c t o r s y s t e m b a s e d o n A T89C52 m o n o l i t h i c u n i t a r e d e s c r i b e d.T h e s y s t e m h a sa c c u r a t e m e a s u r e m e n t,d i g i t d i s p l a y,A/D c h a n g e, n d i t h a s h i g h s t e a d y f u n c t i o n w h i c h w i l lb e h e l p t o t h e f u r t h e r r e s e a rc h o n u l t r a s o n i cd i g i t a l s i g n a lp r o c e s s i n g i n f u t u r e.K e y w o r d s：N DT(N o n-D e s t r u c t i v e Te s t i n g)；U T(U l t r a s o n i c Te s t i n g) AT89C52；L a b V I E W；V I (V i r t u a l I n s t r u m e n t)目录摘要 (1)Abs tr a c t (2)目录 (4)第一章绪论 (6)设计的背景及意义 (7)第二章超声波及超声检测的原理 (9)2.1超声波的基本性质 (9)2.1.1超声波的速度及波长 (9)2.1.2超声波的衰减 (10)2.2超声换能器 (11)2.2.1超声换能器的定义及分类 (11)2.2.2超声换能器的主要性能参数 (12)2.3超声波探伤的原理 (13)2.3.1超声波探伤方法的分类 (13)2.3.2脉冲反射式超声探伤仪的原理 (14)第三章系统硬件设计 (18)3.1系统硬件整体结构框图 (18)3.2单元电路 (19)3.2.1AT89C52单片机 (19)3.2.2发射电路 (21)3.2.3信号调理电路 (23)3.2.4600v电源电路 (32)3.2.5.+5v电源电路以及-5v电源电路 (33)3.3上位机处理设计 (35)3.3.1基于L a b V I E W的单片机串口通讯设计 . 353.3.2基于L a b V I E W的软件设计 (37)第四章总结 (41)第五章主要参考文献 (42)第六章致谢词 (43)第一章绪论随着现代工业和科学技术的发展，无损检测技术在设备和装备的运行、产品质量的保证、提高生产率、降低成本等领域发挥着越来越大的作用，无损检测也已经发展成为一门独立的综合性学科，而超声波探伤技术在无损检测领域占有极其重要的地位，在很多领域均获得非常广泛的应用。

超声波探伤检测方案

超声波探伤检测方案概述超声波探伤是一种以超声波传播的特性来检测材料中的缺陷和异物的方法。

在工业生产中，超声波探伤广泛应用于检查金属、塑料、陶瓷等材料的内部结构，以及检测焊接、铸造和混凝土等工艺中可能出现的质量问题。

本文将介绍超声波探伤检测方案的原理、设备和应用。

原理超声波探伤检测利用超声波在材料中的传播、反射、折射、散射等特性来获取材料内部结构的信息。

在实际应用中，常用的探测方式有脉冲回波法、光栅法和相控阵法等。

脉冲回波法脉冲回波法是最常使用的超声波探伤方法，它通过传送脉冲状的超声波信号，并记录接收到的回波信号。

根据回波信号的强度和时间延迟，可以确定材料中的缺陷位置、形状和尺寸。

光栅法光栅法是一种基于干涉原理的超声波探测方法。

它利用干涉光栅的定位精度高的特点，将超声波信号转化为光学信号进行检测。

光栅法具有高分辨率和快速检测速度的优势，适用于对材料内部微小缺陷的探测。

相控阵法相控阵法是一种多通道、多发射、多接收的超声波探测方法。

它通过调节发射和接收的超声波信号的相位和振幅，控制声束的方向和焦点。

相控阵法可以实现全方位的材料扫描和缺陷定位，具有高灵敏度和高分辨率的特点。

设备超声波探伤检测设备主要由超声发生器、探头、接收器和信号处理系统组成。

超声发生器超声发生器是用于产生超声波信号的装置。

它通常包括一个发射脉冲发生器和一个发射放大器。

发射脉冲发生器负责产生超声波信号的脉冲形式，而发射放大器则将发生器产生的信号放大到足够的能量。

探头探头是将超声波信号转化为机械振动的装置。

常用的探头有压电式、电动式和磁式等。

压电式探头是最常用的一种，它通过压电材料的电-声耦合效应将电信号转化为超声波，或将回波的超声波转化为电信号。

接收器接收器是用于接收回波信号并放大的装置。

它通常包括一个接收放大器和一个信号处理器。

接收放大器负责将接收到的回波信号放大到适当的幅度，而信号处理器则对放大后的信号进行滤波、放大和增益调节等处理。

大学毕设论文__复杂断面重轨在线无损检测系统设计涡流无损检测部分

毕业设计说明书（毕业论文）题目：复杂断面重轨在线无损检测系统设计——涡流无损检测部分复杂断面重轨在线无损检测系统设计——涡流无损检测部分摘要论文首先分析了裂纹检测的几种方案，结合铁道设施结构特点、运营环境，对这几种方案进行了对比，从而确定了采用便携式涡流检测仪进行探伤。

接着介绍了涡流检测原理，基于电磁场理论推导了相关的重要公式。

阐述了阻抗分析法，并用其分析了影响检测线圈阻抗变化的几个因素。

推导了放置式探头线圈的特征频率，为检测频率的选择提供了参考。

在传感器设计中，本文在分析和借鉴现有一些性能较好的探头所采用的结构形式的基础上，通过实验反复修正，得到一种高性能的传感器。

并通过大量实验分析确定了各因素对传感器一些性能的影响，为探头线圈尺寸提供了优化。

最后采用正交试验设计方法选定了各参数的合理组合，完成了传感器的总体设计。

在硬件设计方面：为了提高灵敏度，通过数学推导传感器信号变换电路中的各个参数，给出了各参数的求取公式，并给出了检测系统激励源、信号调理、单片机系统、显示报警等模块的硬件设计。

在软件设计方面：采用模块化软件设计方法，分析了每一个模块的程序流程图，并进行了软件设计。

关键词：无损检测；涡流检测；裂纹缺陷；数据采集；信号处理the Design of Online Nondestructive Testing System of ComplexCross-section Heavy Rail——Turbulent flow non-destructive inspection partAbstractFirstly, several method of testing crack defect are put forward and compared. Considering of configuration and using characteristic crack, we get the result that the crack defect can be only detected by portable testing instrument. Secondly,the pinciple of eddy current test is introduced.Based on electromagnetic field theory,some important formulas are deduced. Impedance analytical method is presented,through which we analyze some factors that alter testing coil impedance’s value. Then,characteristic frequency of laid test coil is calculated, it is important to select the test frequency.As for the sensor design, a sensor with high performance is designed through modification based on some sensors with better performance. Various factors that influence the sensor performance are analyzed through experiment to optimize the size of coil. Finally used the orthogonal experiment design method, we designed the parameters with reasonable combination, and conpleted the design of sensor system.As for hardware design, in signal converter, in order to improve the sensitivity,the parameter of signal converter is gotten though math illation. Excitation circuit,signal converter circuit, single chip system, demonstration, and alarm part are all given partcular annlysis and design. As for software design, the software is modularized, and every module is designed, then each flow chart is given.Key words: non-destructive testing; eddy current testing; crack flaw; data collection; signal prosessing目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 课题研究的背景及意义 (1)1.2 无损检测技术 (1)1.3 涡流检测技术国内外发展现状 (5)1.3.1涡流检测的研究现状 (5)1.3.2涡流检测的发展方向与未来展望 (7)第二章涡流检测理论基础 (8)2.1涡流检测基本原理 (8)2.2集肤效应 (9)2.3涡流阻抗分析法 (10)2.3.1线圈自身的阻抗 (10)2.3.2耦合线圈的阻抗 (12)2.4探头工作频率与特征频率 (13)2.4.1工作频率与灵敏度、渗透深度 (13)2.4.2探头工作频率的确定[12] (14)2.5边缘效应 (17)2.6提离效应 (17)第三章探头的设计与制作 (18)3.1涡流传感器设计方法 (18)3.2传感器所采用的结构形式 (20)3.3探头参数、性能研究 (23)3.3.1线圈尺寸选取原则 (23)3.3.2线圈匝数与线圈的电感量 (24)3.3.3激励线圈与测量线圈正交偏角α (24)3.3.4激励线圈与测量线圈的间距H (25)3.4传感器各参数的确定 (26)3.4.1正交试验设计所解决的试验问题[21] (26)3.4.2正交试验设计的试验安排 (28)3.5探头扫查方式 (32)第四章涡流检测系统硬件设计 (33)4.1检测系统总体框图 (33)4.2激励源电路 (34)4.3前置放大与信号检出电路 (36)4.3.1前置滤波放大电路 (36)4.3.2信号分选电路峰值运算电路 (37)4.4单片机系统 (38)4.4.1数据采集A/D转换器 (38)4.4.2模拟信号输出 (40)4.4.3键盘电路 (41)4.5缺陷大小指示设计 (42)4.6报警电路 (43)4.7系统硬件抗干扰设计 (43)4.7.1干扰来源 (43)4.7.2抗干扰措施 (44)第五章涡流检测系统软件设计 (46)5.1软件设计基本原则 (46)5.2软件功能的分析和设计 (47)5.3软件模块设计 (48)5.3.1系统主程序模块 (48)5.3.2系统自检 (49)5.3.3定时器中断子程序 (51)5.3.4按键程序 (51)5.3.5数据采集模块 (52)5.3.6模拟信号输出模块 (53)5.3.7蜂鸣器驱动子程序 (55)5.4软件抗干扰设计 (56)第六章总结 (58)参考文献 (59)附录 (61)致谢 (66)第一章绪论1.1 课题研究的背景及意义随着铁路技术的不断发展与完善，我国已逐渐告别人工扳道的历史，转辙机的使用实现了道岔转换的集中控制，为列车的全自动化运行以及提速提供了可靠的保证。

超声波探伤的教学实验设计

超声波探伤的教学实验设计1. 引言1.1 研究背景超声波技术是一种非常重要的无损检测技术，在工程领域有着广泛的应用。

超声波探伤作为其中的一种应用形式，在各行各业中起着至关重要的作用。

随着科技的发展和进步，超声波探伤技术也在不断地完善和发展。

目前，超声波探伤技术已经成为工程领域中不可或缺的一部分。

超声波探伤技术主要是利用超声波在材料中传播时的声波特性和材料中缺陷对超声波的传播产生的影响来实现对材料内部缺陷的探测。

通过超声波探伤技术，可以非破坏地检测到材料内部的各种缺陷，如裂纹、夹杂、孔洞等，从而及时发现问题并进行修复。

研究超声波探伤技术的原理和方法对于工程领域具有重要意义。

本实验旨在通过对超声波探伤技术的教学实验设计，帮助学生深入了解超声波探伤技术的原理和应用，并掌握实验操作和数据处理方法，从而为未来工程领域的应用奠定基础。

1.2 研究目的研究目的是通过本实验教学，让学生了解超声波探伤技术的原理及应用，掌握超声波探伤的基本操作步骤和数据处理方法，培养学生对材料内部缺陷检测的能力，提高学生的实验操作技能和数据处理能力。

通过本实验的设计与实施，可以帮助学生深入理解超声波探伤技术在工程领域中的重要性和应用范围，为他们今后的工程实践打下坚实的基础。

本实验还旨在激发学生对超声波技术的兴趣，引导他们关注科学研究与实践中存在的问题，培养学生的创新思维和解决问题的能力。

通过本次实验教学，希望能够激发学生对超声波探伤技术的热情，培养学生对工程技术的兴趣和热爱，为他们未来的学习和职业发展奠定坚实的基础。

2. 正文2.1 超声波探伤原理超声波探伤原理是利用超声波在材料中传播的特性对材料进行非破坏性检测。

超声波是指频率高于人类听觉范围的声波，具有穿透性强、检测精度高和无损伤的优点。

在超声波探伤实验中，通常会使用超声波发射器将超声波发送到被测材料表面，然后利用超声波接收器接收被测材料内部传播的超声波信号。

通过分析接收到的超声波信号的传播时间、振幅以及衰减程度，可以得到有关被测材料内部结构和缺陷的信息。

超声波探伤的教学实验设计

超声波探伤的教学实验设计1. 引言1.1 引言超声波探伤是一种常见的无损检测技术，广泛应用于各个领域，如航空航天、汽车制造、建筑结构等。

通过利用超声波在材料中传播和反射的特性，可以检测到材料内部的缺陷和问题，从而保证产品质量和安全性。

本实验旨在通过教学实验的方式，让学生了解超声波探伤的基本原理和应用，掌握超声波探伤的实验方法和技巧。

通过本实验，学生将能够学习如何使用超声波探测仪器对材料进行检测，分析检测结果并进行相应的处理和解释。

本实验将首先介绍超声波探伤的原理，包括超声波在材料中传播的特性、超声波与材料中缺陷的相互作用等。

将详细说明实验步骤，包括样品的准备、仪器的设置和操作等。

然后，将介绍实验结果与分析，对不同材料和缺陷进行分析，以便学生能够理解检测结果的含义。

将提供实验注意事项，帮助学生在实验过程中注意安全和操作规范。

通过本实验，学生将深入了解超声波探伤技术，提升实验操作技能和分析能力，为将来的科研和工作奠定基础。

2. 正文2.1 实验目的实验目的是通过超声波探伤教学实验，让学生了解超声波在材料内部缺陷检测中的应用原理和方法，培养学生的实验操作技能和数据分析能力。

具体目的包括：1. 理解超声波在材料内部传播和反射的基本原理；2. 学习超声波探伤设备的使用方法和注意事项；3. 掌握超声波探伤在不同材料中的应用技巧；4. 分析超声波反射信号与缺陷之间的关系，识别和定位材料内部缺陷。

通过这些目的的实现，学生将能够全面了解超声波探伤技术的操作流程和理论知识，为将来从事相关工程技术和科研工作打下坚实的基础。

2.2 实验原理超声波探伤是一种应用于材料科学和工程领域的非破坏性检测技术，通过将超声波引入被探测的材料中，利用材料内部的声波传播特性来检测材料的内部缺陷或异质性。

其原理基于超声波在不同介质中传播时发生反射、透射和散射的现象。

超声波探伤的原理主要包括声波的产生、传播和接收。

通过超声波探伤仪器产生高频的超声波信号，并将其送入被探测材料中。

毕业设计(论文)-基于虚拟仪器的超声波测厚仪的设计[管理资料]

北方民族大学学士学位论文论文题目:基于虚拟仪器的超声波测厚仪的设计院(部)名称:电气信息工程学院学生姓名:专业:电气工程及其自动化学号:指导教师姓名:论文提交时间:2010年5月21日论文答辩时间: 2010 年5月28日学位授予时间:北方民族大学教务处制摘要由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于长度的测量，如测厚仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。

超声波测厚仪，可以对各种板材和加工零件作精确测量，也可以对生产设备中各种管道和压力容器进行监测，监测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度。

利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。

本设计采用以 LabVIEW 为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测厚仪的硬件和软件设计方法。

应用超声波压电陶瓷实现了超声波的发射与接收和声信号和电信号的转变；应用 LabVIEW 软件技术完成对探头接收的信号的处理，实现了超声波测厚仪的功能。

经实验证明，这套系统设计合理、抗干扰能力强、实时性良好，经过系统扩展和升级，可以有效地解决各种板材和加工零件精确测量、建筑施工工地以及一些工业现场的监控问题。

关键词：超声波，测厚，LabVIEWAbstractAs the ultrasonic has strong directional, so it’s energy consumption is slow, and can spread long distance in the medium, therefore it often used in ultrasonic length measurement, such as thickness and material level measuring instrument can be achieved by ultrasound. Ultrasonic thickness gauge can be a variety of plates and processing components for accurate measurement of the production equipment also can be a variety of pipes and pressure vessels, monitoring their use after the process of thinning the extent of corrosion. Using ultrasonic detection tend to be quick, convenient, simple, easy to control, and in real-time measuring precision can reach the requirement of practical industrial, therefore in the research on the mobile robot also widely application.This design used LabVIEW with low cost for the core, high precision, miniaturization digital display ultrasonic thickness gauge of hardware and software design method. Application of ultrasonic wave of piezoelectric ceramic realized the emitting and receiving signal harmonic signal and the transformation, Application software technology to probe LabVIEW received signal processing, realize the ultrasonic thickness gauge function.The experiment proved that the system design is reasonable, strong anti-jamming ability, good real-time, expansion and upgrade, so the system can effectively solve all sorts of plank and machining parts, construction site accurate measurement of industrial site monitoring and some problems.Keywords: ultrasonic, thicknes s, LabVIEW目录前言 (1)第1章．超声波测厚仪的简介 (2) (2) (2) (2) (3) (4)第2章．系统的总体设计 (5) (5) (5) (5) (5) (6). 系统整体方案的论证 (7)第3章．超声波测厚仪测厚原理、方法 (8) (8) (9) (9) (10) (11)第4章．系统基于虚拟仪器的设计 (13) (13) (13) (14). LabVIEW (15) (15). LabVIEW的应用 (15). LabVIEW常用控件 (16) (20) (20) (22) (24) (26) (26)第5章．总结 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录1：程序框图 (33)附录2：英语原文 (34)附录3：中文译文 (44)前言虚拟仪器(Virtual Instrument,简称VI)是仪器技术与计算机技术深层次结合的产物，它是全新概念的仪器，是对传统仪器概念的重大突破。

超声波无损探伤课程设计

超声波无损探伤课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解超声波无损探伤的基本原理，掌握超声波在不同介质中传播的特性。

2. 学生能够描述超声波无损探伤设备的工作原理，了解探伤过程中参数调整对结果的影响。

3. 学生能够掌握超声波探伤中常见缺陷的识别方法，并了解其产生的原因。

技能目标：1. 学生能够操作超声波探伤设备，进行简单的探伤实验，并准确记录数据。

2. 学生能够分析探伤结果，判断被检测物的质量状况，并提出合理的处理建议。

3. 学生能够运用所学的超声波探伤知识，解决实际探伤过程中遇到的问题。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习超声波无损探伤，培养对工程质量安全的责任感，增强工程质量意识。

2. 学生在小组合作学习过程中，培养团队协作精神，学会尊重他人意见，提高沟通能力。

3. 学生通过探索和实践，培养对物理学科的兴趣和热爱，激发创新意识和探索精神。

课程性质：本课程为物理学科应用实践课程，结合实际工程案例，使学生掌握超声波无损探伤的基本知识和技能。

学生特点：学生处于高中年级，具备一定的物理基础和实验操作能力，对新技术和新设备充满好奇心。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的动手操作能力和问题解决能力。

通过小组合作、实验探究等形式，培养学生的团队协作能力和创新精神。

在教学过程中，关注学生的情感态度价值观培养，提高学生的综合素质。

二、教学内容1. 超声波基本原理：波的基本概念、超声波的传播特性、超声波的反射与折射。

教材章节：第二章“超声波物理基础”。

2. 超声波无损探伤设备：设备组成、工作原理、探伤仪器的操作方法。

教材章节：第三章“超声波探伤设备与仪器”。

3. 超声波探伤技术：探伤方法、探伤过程中的参数调整、常见缺陷的识别。

教材章节：第四章“超声波探伤技术及应用”。

4. 实践操作：操作步骤、数据记录与分析、探伤结果判断。

教材章节：第五章“超声波探伤实践操作”。

5. 缺陷分析及处理：缺陷类型、产生原因、处理方法。

超声波探伤课程设计

超声波探伤课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解超声波探伤的基本原理，掌握超声波在材料中的传播特性。

2. 学生能够掌握超声波探伤设备的使用方法，了解探伤过程中的参数调整及其对结果的影响。

3. 学生能够描述常见缺陷的超声波探伤信号特征，并识别不同类型的缺陷。

技能目标：1. 学生能够操作超声波探伤设备，进行简单的探伤实验，并准确记录实验数据。

2. 学生能够分析探伤结果，判断缺陷位置和大小，提出合理的评价报告。

3. 学生能够运用超声波探伤技术解决实际工程问题，提高实践操作能力。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习超声波探伤，培养对无损检测技术的兴趣，增强对质量安全的责任感。

2. 学生在小组合作中学会沟通交流，培养团队协作精神，提高解决问题的自信心。

3. 学生了解超声波探伤在工程领域的应用，认识到科技发展对提高生活质量的重要性，激发创新意识。

课程性质：本课程为专业实践课程，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。

学生特点：学生具备一定的物理基础知识，对新技术有较强的好奇心，动手操作能力强。

教学要求：教师需引导学生掌握超声波探伤的基本理论，注重实践操作技能的培养，鼓励学生主动探索，提高解决问题的能力。

通过课程学习，使学生在理论知识和实践技能上均取得具体的学习成果。

二、教学内容1. 超声波探伤基本原理：包括超声波的传播特性、反射与折射定律、超声波在材料中的衰减等。

- 教材章节：第二章超声波探伤原理- 内容列举：超声波的传播速度、超声波的频率与波长、超声波的反射与折射、超声波在材料中的衰减系数。

2. 超声波探伤设备与器材：介绍超声波探伤仪、探头、耦合剂等设备的使用方法及维护保养。

- 教材章节：第三章超声波探伤设备与器材- 内容列举：超声波探伤仪的操作、探头的选择与更换、耦合剂的种类与作用。

3. 超声波探伤操作技巧：讲解探伤过程中的参数调整、探头移动方式、信号读取与分析等。

- 教材章节：第四章超声波探伤操作技巧- 内容列举：探伤仪参数设置、探头移动轨迹、信号读取与记录、缺陷判断。

超声波探伤的教学实验设计

一、检测原理超声波探伤具有反射和透射两种方法。其中反射方法精确度较高。图１是脉冲回波探伤仪的工作原理图。脉冲发射器通过探头将超声波短脉冲送入试件，当回波从试件的缺陷或边界返回时，通过信号处理系统，在示波上加以显示，并将其波幅和传播时间显示出来。如果已知试件中的声速，则根据示波器上的读数所获得的脉冲间的传输时间即可确定缺陷所在深度位置。
三、实验中的注意事项（１）检测前需要多次进行声速校准和零位校准，以提高检测精度。（２）检测时需要将被检材料和探头上的耦合剂涂抹充分，以免影响检测效果。（３）检测时的扫查方式采用Ｓ型步进扫查，确保某些区域不被漏检。四、总结本超声波探伤仪实验可以帮助学生更好地理解超声波探伤的原理，利用仪器设备动手进行真实检测，在激发了学习兴趣的同时，也提高了对相关知识的理解，对于提高了教学质量起到了很大的作用。参考文献：［１］唐继红．无损检测实验［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２０１１：５３５７．
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图１脉冲回波探伤原理
图２示波器面板显示方式当被检材料内部有一个裂纹缺陷（或其它缺陷），将超声波探头放在被检材料的某一表面部位（该面称作探伤面、检测面），探头向被检材料发射超声波信号，超声波穿过界面进入被检材料内部，在遇到缺陷和两介质的界面时都会有反射，反射信号被探头接收后，通过探伤仪内部的电路转换，就可以把缺陷信号和底波信号形象地显示出来，如图２所示。根据超声波的声程，就可以轻易地将缺陷信号和底波信号区分开，然后通过超声波试块进行标定后，就可以实现对材料缺陷的位置进行定位。二、实验方案（１）准备试件：首先制备如图四块厚度为２０ｍｍ的低碳钢板，将钢板划为Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四个区域，每个区域中间位置随机钻深度为０１５ｍｍ，直径为１０ｍｍ的孔，以此孔作为试件的人工缺陷。

(整理)复杂断面重轨在线无损检测系统设计——利用虚拟仪器实现超声波探伤

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基于虚拟仪器的回声探伤系统设计与实现

基于虚拟仪器的回声探伤系统设计与实现陈明;潘红兵;尹明【摘要】本文介绍了一种应用虚拟仪器技术的回声探伤系统,它由硬件部分和一套控制分析软件组成.文章主要介绍了控制分析软件的各个功能组成部分,其各个功能块相对独立.该系统是一套具有脉冲激励产生,回波信号数据采集,降噪,缺陷定位,缺陷特征提取功能的完整的回声探伤系统.在LabVIEW软件的基础上通过调用第三方数据采集卡的dll库函数进行回波信号的采集,提出了波形和数组抽值相结合的精确定位的方法,提出了一种根据缺陷波形的上升和下降速率来判断缺陷类型的方法.实验结果表明缺陷能够被精确地定位和定性.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2010(000)001【总页数】6页(P80-85)【关键词】超声波检测;LabVIEW;数据采集;缺陷特征;缺陷定位【作者】陈明;潘红兵;尹明【作者单位】海军工程大学电子技术教研室,武汉,430033;海军工程大学电子技术教研室,武汉,430033;海军工程大学电子技术教研室,武汉,430033【正文语种】中文【中图分类】TP2060 引言钢管是一种重要的流体传输工具，特别是在石油石化企业，其应用非常广泛，然而随着使用时间的增加，钢管内部的腐蚀和破损会加剧，为了确保安全生产，加强对钢管传输系统的损伤检测是必要的[1]。

本文采用美国NI公司的LabVIEW软件，研制了一种基于虚拟仪器技术的回声探伤仪器——GWNDT-I超声导波无损检测仪。

该仪器系统具有脉冲激励信号产生，脉冲激励信号采集，采集数据分析处理等功能，并具有良好的人机交互界面。

本系统采用联合时频分析（JTFA）来对采集得到的脉冲信号进行降噪并提取其中的有用信息，系统在对采集得到的信号进行的分析处理中运用了缺陷波形识别法判断缺陷的类型，运用数组抽值的方法确定缺陷的精确位置。

该超声导波无损检测仪可以方便，快速的检测到管道上的损伤，并对管道损伤进行精确定位，并能提取缺陷的特征，这为后期缺陷类型自动识别系统的构建奠定了基础。

基于虚拟仪器超声波探伤仪的设计

一、仪器的基本结构仪器基本结构分两部分，一部分是硬件结构，一部分是软件结构。

硬件部分要实现超声波的发射、接收、模数转换、数据传输以及整个电路工作的协调控制等功能。

为此提出了如图1-1的硬件结构设计方案。

图1-1仪器硬件结构图软件设计部分有以下几个任务，一是设计友好的人机界面，可以使操作者根据探伤要求方便的输入参数。

二是设计合理的数据分析处理程序，使得探伤的可靠性较高，也就是较好的应用程序。

三是仪器的驱动程序的编写。

图1-2是软件设计方案。

图1-2仪器软件结构图二、仪器数据采集卡电路设计硬件电路以高速S1系列单片机80CS1ZX为控制核心，采用适当的外围电路，实现以下功能:超声波的发射、回波的接收、信号的放大、包络检波、模拟数字转换、与计算机的串行通信等。

为实现这些任务，提出如图2-1所示的设计方案。

如图所示，整个硬件电路工作原理是这样的，首先单片机控制发射电路发射脉冲信号，同时单片机计时。

发射脉冲利用反压电效应驱动超声波探头发射超声波，超声波在被检测物体中遇到缺陷，产生反射回波。

这个回波利用压电驱动探头产生电脉冲信号，电脉冲经接收电路接收后幅值很小，需放大电路放大。

由于信号频率太高不易后处理，同时考虑到频率对判断缺陷没有影响，因此采用包络检波电路将信号包络线检出，使信号频率降低，在包络检波电路的后面，有一个峰值点检出电路和一个AD采样电路，峰值点检出电路的作用是当信号峰值点时产生一个低电平信号，单片机查询到这个信号后停止计时，同时，命令AD采样电路采集回波幅值信号。

图2-1数据采集卡电路框图同时，电路为实现斜探头前沿的自动测量，在电路里加入一块前沿测量电路，运用超声波测距原理来测量探头前沿距离。

硬件电路要实现的主要任务有两个，一个是信号起始点的确定，一个是信号峰值的确定，准确地确定起始点可较准确地确定信号回波所用时间，而准确地确定峰值高度可较准确的确定缺陷大小。

1、触发脉冲的产生图2-2触发脉冲产生触发脉冲产生电路如图2-2所示。