發(fā)布時間：2020-02-02 05:32

【摘要】：超聲波位移測量作為一種無損測量方法應用越來越廣泛,尤其是超聲波具有良好的穿透性并且不損害被測物體這一特點使得超聲波在厚度等特殊位移測量場合有著得天獨厚的優(yōu)勢。由于受超聲波本身特性的影響,如不同溫度、不同材料下超聲波的傳播速度不同,超聲波在介質中容易衰減等使得超聲波位移測量的精度并不高。若要提高超聲波位移測量的精度,則它的系統(tǒng)的成本與復雜性也隨之提升。本課題主要對前人幾種高精度超聲波位移測量方法進行總結,對前人方法的優(yōu)缺點進行分析,進而提出了一種新方法。本方法的創(chuàng)新點在于將超聲波位移的測量轉化為頻率的測量,并使用鎖相環(huán)穩(wěn)定輸出信號的頻率,使得超聲波位移測量的精度進一步提升,解決了超聲波位移測量精度很難提高的技術瓶頸,并進一步降低了成本。本課題主要對超聲波的基本原理進行分析,據此選擇了相應的超聲波探頭,并對各個硬件電路進行設計,硬件電路由鍵盤輸入電路、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、信號處理電路、鎖相環(huán)電路、速度校準電路以及液晶顯示電路等構成,重點對超聲波發(fā)射電路和鎖相環(huán)電路進行設計分析。通過對各個電路進行仿真來對電路的參數進行初步設計,并對各個電路分別進行實驗測試,進一步優(yōu)化相關參數的設計以及相關芯片的選擇。通過不同厚度小鋼板的測量結果,對理論與實際的分辨率進行分析計算,并對測量誤差產生的原因進行分析,進一步優(yōu)化性能指標。本方法具有結構簡單,成本低,并且容易達到很高的精度,在小位移測量尤其是測厚等高精度位移測量場合有著廣泛的應用前景。
【圖文】：

片可以一個負責發(fā)、一個負責收，這樣就能消除余振的影響，也可以避免發(fā)射電路高功逡逑率信號對接收電路的影響。位移越小時，余振的影響越大，本課題針對的是小位移測量，逡逑因此選擇雙晶縱波直探頭，如圖３．２所示。逡逑蠢逡逑小直徑棒材的檢測逡逑Ｓ邋Ｓ逡逑雙金屬結合質量的檢測邐管壁厚度的測量逡逑圖３．２縱波雙晶直探頭逡逑Ｆｉｇ．邋３．２邋Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ邋ｗａｖｅ邋ｓｔｒａｉｇｈｔ邋ｐｒｏｂｅ邋ｗｉｔｈ邋ｃｒｙｓｔａｌ邋ｔｗｉｎ逡逑３．１．２超聲波探頭頻率的選擇逡逑超聲波發(fā)射探頭頻率的選擇主要基于以下幾點：逡逑（１）如果傳播的位移大，超聲波的衰減也就越大，位移越大超聲波信號的幅值呈指逡逑數趨勢衰減。逡逑１５逡逑

Ｆｉｇ．邋３．５邋Ｔｈｅ邋ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ邋ｒｅｓｕｌｔ邋ｏｆ邋ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ邋ｐｕｌｓｅ邋ｗｉｄｔｈ邋ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｃｉｒｃｕｉｔ逡逑激勵脈沖驅動電路逡逑課題使用的超聲波探頭工作電壓選為１００Ｖ，從單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的電此需要進行電壓放大。由于超聲波往返一次時間非常短，因此驅動電路夠快，并且要求放大后的激勵脈沖為不失真以及保持一定寬度的矩形波。轉換速度快，高頻特性好的優(yōu)點。由于要放大的是ｌ00ｎｓ寬度的脈沖，頻率響應要足夠快，提高激勵信號的保真度，從工程設計角度講，耐壓０％到１００％的安全余量，即在２００Ｖ以上。逡逑課題選用ｍｏｓ管中的ＶＮ２４０６Ｌ。它具有高速、高耐壓的特點并且具有度，上升時間和下降時間最大分別為８ｎｓ和２４ｎｓ，導通和閉合延時時間和２３ｎｓ，并且它的耐壓值能達到２４０Ｖ，能夠很好滿足放大單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器７沖的要求。逡逑２４０６端對地接一個１０ＫＱ的電阻，以便Ｇ端關閉時可以快速關閉，加電路圖如圖３．６所示，超聲波探頭是一個電容性負載，在圖中用Ｃ４表示
【學位授予單位】：大連交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG115.285

【參考文獻】

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本文編號：2575622