超声波探伤仪)

成绩评定：

传感器技术

课程设计

题目超声波探伤仪

摘要

人们在使用各种材料，尤其是金属材料的长期实践中，观察到大量的断裂现象，它曾给人类带来许多灾难事故，涉及舰船、飞机、轴类、压力容器、宇航器、核设备等。

因此人们迫切的想寻找一种能无损检测材料内部情况的方法。超声探伤技术是无损检测领域中的重要的方法，在冶金、勘探、生产控制，质量管理、和安全监测中有着广泛的应用。现在半导体生产工程中，超声波探伤起到了在低成本的基础上快速，准确的检测出缺陷的不可替代的作用。

关键词：无损检测超声波探伤AT89C52 虚拟仪器LabVIEW

目录

一、设计目的 ------------------------------------ 1

二、设计任务与要求 ------------------------------- 1

2.1设计任务----------------------------------- 1

2.2设计要求----------------------------------- 1

三、设计步骤及原理分析 --------------------------- 2

3.1设计方法----------------------------------- 2

3.2设计步骤----------------------------------- 4

3.3设计原理分析------------------------------ 17

四、课程设计小结与体会 -------------------------- 21

五、参考文献 ------------------------------------ 22

一、设计目的

用超声波检测金属材料和部分非金属材料的内部缺陷,我们可以从其波形中一眼看出物体的内部是否有裂缝。

二、设计任务与要求

2.1设计任务

设计出一种可以检测零件内部缺陷的装置。在检测零件的时候我们可以从示波器中看到其波形，从而一眼就能看出检测的零件是否有缺陷的。

2.2设计要求

设计一个简易的超声波探伤仪，要求如下：

(1).不能对零件有损坏

(2).工业探伤上常用的超声波范围是：0.5～20MHz；其中金属探伤最常用的频率是：1～5MHz；探水泥构建用的频率是：< 0.5 MHz；探测玻璃陶瓷中μm级。小缺陷用的频率是100MHz～200MHz,甚至更高(3).超声波在工件中传播的3个物理量：频率、声速和波长，三个因素必须全部具备

(4). 波长＝声速/频率。波长的大小影响到可以探测的最小缺陷

(5).探伤的5个组成要素必须全部都有：

仪器：电子设备，提供发射脉冲去激励探头，接收/放大/显示信号探头：核心为压电晶片，发射/接收超声波

试块：探伤的基本原理是将试块上的人工伤与实际被检测的工件，对比。

工艺/标准：规范探伤的方法/步骤等

检测人员

三、设计步骤及原理分析

3.1设计方法

超声波在被检材料（金属、非金属）中传播时，利用材料本身或内部缺陷所示的声学性质对超声波传播的影响来检测材料的组织和内部缺陷的方法，称为超声探伤。它是一种非破坏性的材料实验方法，即不需破坏被检材料或工件就能探测其内部各种缺陷（如裂纹、气泡、夹杂物等）的大小，形状和分布状况以及测定材料性质。超声探伤具有灵敏度高、快速方便、易实现自动化等优点，因此广泛应用于机器制造、冶金、化工设备、国防建设等部门，已成为保证产品质量、确保安全的一种重要手段。

超声波探伤仪的分类

(1)．按超声波的连续性可将探伤仪分为脉冲波、连续波和调频波探伤仪三种。

(2) ．按缺陷显示方式，可将探伤仪分为A型显示（缺陷波幅显示）、B型显示（缺陷俯视图像显示）、C型显示（缺陷侧视图像显示）和３D型显示（缺陷三维图像显示）超声波探伤仪等。

(3)．按超声波的通道数目又可将探伤仪分为单通道和多通道超声波探伤仪两种。前者是由一个或一对探头单独工作；后者是由多个或多对探头交替工作，而每一通道相当于一台单通道探伤仪，适用

于自动化探伤。

在目前的实际使用中，广泛使用的是接触式脉冲反射法。考虑到脉冲超声探伤仪在实际中应用最为广泛，本设计将对基于虚拟仪器技

术的超声脉冲反射式探伤仪的实现技术进行讨论。

3.2 设计步骤

3.2.1 系统硬件整体结构框图

虚拟超声探伤系统的总体结构如图3.1所示。该系统以AT89C52单片机为核心控制器件，主要由主机控制、发射电路、信号调理电路、探头、上位机显示等部分组成。数据采集由AT89C82单片机结合LabVIEW 串口通讯函数完成,然后结LabVIEW 应用软件进行探伤系统的面板设计和部分功能的设计，对数据进行运算、分析和处理，对测试结果进行显示。

图3.1 超声探伤仪总体框图

3.2.2 AT89C52单片机单元电路

AT89C52是美国ATMEL 公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含8KB 的可反复檫写的程序存储器和256bytes 的随机存取数据存储器（RAM ），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内配置通用8位中央处理器（CPU ）和Flash 存储单元，功能强大的AT89C52单片机可灵活应

被

测

工

件 探 头 信号调理电路 发射电路

AT89C52 单片机 计 算 机

传感器技术课程设计

用于各种控制领域。

单片机正常工作时，都需要有一个时钟电路，和一个复位电路。本设计中选择了内部时钟方式和按键电平复位电路，来构成单片机的最小电路。EA端接+5v电源选中内部存储器。

单片机单元电路连接图如图3.2所示：

图3.2 单片机单元电路

时钟电路

计算机工作时，是在统一的时钟脉冲控制下一拍一拍的进行的，这个脉冲是由单片机控制器中的时序电路发出的。单片机的时序就是CPU在执行指令时所需控制信号的时间顺序。为了保证各部件间的同步工作。单片机内部电路就在惟一的时钟信号控制下严格的按时序进行工作。要给单片机提供时序要有相关的硬件电路，即振荡器和时钟