本文關(guān)鍵詞：基于STM32的超聲智能檢測(cè)系統(tǒng)研究

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【摘要】：石油天然氣長(zhǎng)輸管道由于長(zhǎng)期運(yùn)行的原因,往往都存在腐蝕、變形等損傷,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成管道的泄露甚至發(fā)生重大生產(chǎn)事故,因此定期對(duì)管道進(jìn)行檢查是保障其安全運(yùn)營(yíng)維護(hù)的重要措施。超聲檢測(cè)作為五大常規(guī)檢測(cè)技術(shù)之一,廣泛應(yīng)用于石油管道探傷、材料測(cè)厚、航空航天無損檢測(cè)等諸多領(lǐng)域,但傳統(tǒng)的模擬探傷儀存在著精度不高、不能存儲(chǔ)等缺點(diǎn)。針對(duì)上述問題,本論文以超聲脈沖反射探傷理論為基礎(chǔ),借助ARM嵌入式系統(tǒng)和虛擬儀器的強(qiáng)大功能,設(shè)計(jì)了一套數(shù)字化超聲智能檢測(cè)裝置。本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)方案,方便系統(tǒng)功能的改進(jìn)升級(jí),且便于系統(tǒng)維護(hù)。首先根據(jù)超聲波基本原理對(duì)系統(tǒng)方案進(jìn)行了設(shè)計(jì),完成了硬件電路的設(shè)計(jì)并對(duì)其可行性進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)進(jìn)行信號(hào)發(fā)射與接收的實(shí)驗(yàn)裝置,具體內(nèi)容和成果主要體現(xiàn)在以下幾方面:第一部分依據(jù)超聲檢測(cè)的原理對(duì)超聲智能檢測(cè)系統(tǒng)方案進(jìn)行了設(shè)計(jì),完成系統(tǒng)核心器件的選型及軟件平臺(tái)的選擇。選用STM32作為主控芯片,不僅性價(jià)比高、功耗低,還具有諸多接口,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)后期的拓展,提高了系統(tǒng)的靈活性;采用LabVIEW設(shè)計(jì)上位機(jī)軟件,其程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,可以減少系統(tǒng)的開發(fā)周期以及成本。通過將STM32和LabVIEW有機(jī)結(jié)合,提高了系統(tǒng)的智能儀器化程度。第二部分主要完成了發(fā)射電路、接收電路以及電源的設(shè)計(jì)。發(fā)射電路采用MOSFET作為電路的核心,使用STM32產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào),經(jīng)驅(qū)動(dòng)光耦隔離后驅(qū)動(dòng)MOSFET使發(fā)射電路產(chǎn)生高壓脈沖信號(hào),以此激勵(lì)超聲波換能器產(chǎn)生超聲波。信號(hào)接收電路設(shè)計(jì)完成了回波信號(hào)的限幅、放大、濾波以及采樣等功能,接收電路中都選用了低噪聲、低漂移、高精度、高可靠性的集成電路芯片以保證系統(tǒng)的可靠性。電源設(shè)計(jì)主要包括高壓電源和芯片供電電源的設(shè)計(jì):以UC3845為核心設(shè)計(jì)了反激式高壓電源,為發(fā)射電路提供高壓信號(hào);芯片供電電壓通過設(shè)計(jì)LM2596S-3.3、LM2596S-5.0及極性轉(zhuǎn)換器電路得到。第三部分完成了系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)開發(fā),其中包括STM32主程序以及LabVIEW上位機(jī)應(yīng)用軟件等。實(shí)現(xiàn)了STM32與LabVIEW之間的通信,完成了上位機(jī)系統(tǒng)檢測(cè)和DAC曲線擬合的程序設(shè)計(jì)。最后對(duì)整個(gè)超聲智能檢測(cè)系統(tǒng)的電路進(jìn)行了調(diào)試,依次對(duì)各個(gè)電路的進(jìn)行了測(cè)試,研究了不同的參數(shù)以及不同信號(hào)對(duì)超聲檢測(cè)電路的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE973.6;TB559

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