【摘要】：超聲波設(shè)備能實(shí)現(xiàn)高自動化的連續(xù)在線檢測或加工,這類設(shè)備可靠性高且無環(huán)境污染,代表了精密檢測和精密加工的發(fā)展方向。超聲波換能器是超聲設(shè)備的關(guān)鍵部件,其性能對超聲波設(shè)備的有效性和穩(wěn)定性有較大影響,因此對換能器的部分關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行測量以實(shí)現(xiàn)對其性能做出評判的系統(tǒng)的研究具有極大的意義。目前對應(yīng)用于不同場合的超聲波換能器的性能評價缺少對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),很長一段時間以來都是憑經(jīng)驗(yàn)來判定。本課題針對超聲檢測的低頻率小功率超聲波換能器進(jìn)行性能檢測研究,參考類似測量實(shí)驗(yàn)后采用最大振幅,平均振幅和相位差作為超聲波換能器特性測量指標(biāo),以此評判超聲波換能器工作時的可靠性和穩(wěn)定性,為評判這類換能器質(zhì)量提供科學(xué)合理的依據(jù)。本文先介紹了超聲波的本質(zhì)特點(diǎn)和超聲波換能器的通用評價標(biāo)準(zhǔn),針對本課題換能器的特點(diǎn)和對應(yīng)性能評價指標(biāo),著重分析現(xiàn)有的多種振幅及相位差的測量原理優(yōu)缺點(diǎn),選擇適合本課題的測量原理并制定相應(yīng)的測量系統(tǒng)方案。其次采用意法半導(dǎo)體公司的STM32F407芯片為主控制器,利用其內(nèi)置信高速A/D轉(zhuǎn)換器對經(jīng)信號調(diào)理后的超聲波回波信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)緩存和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂啤ＴO(shè)計(jì)相應(yīng)的回波整流和低通濾波電路,實(shí)現(xiàn)對超聲波回波信號的放大和濾波。充分發(fā)揮高速串行總線RS485的傳輸速度快、傳輸協(xié)議簡單、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)了以Sipex公司專用接口芯片SP3485為核心的串口數(shù)據(jù)傳輸,以此來實(shí)現(xiàn)STM32F4與上位機(jī)之間的高速數(shù)據(jù)傳輸,并在LabVIEW正開發(fā)環(huán)境下完成主機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理和計(jì)算。最后研究相應(yīng)的超聲波信號降噪處理算法,在MATLAB軟件下實(shí)現(xiàn)對所研究算法的仿真分析,證明所采用的降噪算法切實(shí)可行,能提高測量參數(shù)的精度。將本課題設(shè)計(jì)測量系統(tǒng)測得數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和方法的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比驗(yàn)證,經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室條件下的實(shí)際測量證明了測量系統(tǒng)穩(wěn)定性。通過對同一批次換能器的檢測,驗(yàn)證了本測量系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對換能器回波信號振幅和相位差的準(zhǔn)確測量,以此評判超聲波換能器性能,能較好的實(shí)現(xiàn)對超聲波換能器的品質(zhì)檢驗(yàn)。
【圖文】：

圖 2.1 異或門測量法信號相位差示意圖處理器或定時、計(jì)數(shù)器對脈沖寬度計(jì)數(shù)，通過計(jì)數(shù)結(jié)果位差脈沖電壓；周期脈沖電壓。數(shù)法精度較高，但存在以下問題：用比較器進(jìn)行過零比信號造成一部分不確定的相移，以及頻率相關(guān)性、不難以同步地獲取異或后脈沖寬度和信號的周期并測量。近似法.2 所示，直線近似法即是在高采樣率下，將過零點(diǎn)兩直線。

圖 2.1 異或門測量法信號相位差示意圖器或定時、計(jì)數(shù)器對脈沖寬度計(jì)數(shù)，通過計(jì)數(shù)結(jié)果得出脈沖電壓；脈沖電壓。精度較高，但存在以下問題：用比較器進(jìn)行過零比較誤造成一部分不確定的相移，，以及頻率相關(guān)性、不平衡步地獲取異或后脈沖寬度和信號的周期并測量。似法示，直線近似法即是在高采樣率下，將過零點(diǎn)兩側(cè)的。
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB552

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉云;隆志力;李華;榮杰;;壓電器件阻抗測試系統(tǒng)的研制[J];壓電與聲光;2015年06期

2 鄭錫斌;鮑敏;;超聲壓電換能器工作頻率的溫度自動補(bǔ)償系統(tǒng)研究[J];浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào);2015年11期

3 侯春寶;吉海鵬;;基于小信號電橋法的換能器測試方法[J];聲學(xué)技術(shù);2015年02期

4 張鵬飛;殷國富;趙秀粉;;數(shù)字化超聲波探頭性能檢測系統(tǒng)研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2014年03期

5 張永宏;許學(xué)明;;基于小波包變換的EMD算法在超聲信號處理中的應(yīng)用[J];南京信息工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年05期

6 李海峰;曾娟;高天賦;劉海軍;彭大勇;趙文耀;;采用系統(tǒng)函數(shù)分析換能器阻抗測量方法的性能[J];聲學(xué)學(xué)報(bào);2012年03期

7 王宏強(qiáng);尚春陽;高瑞鵬;李子楠;;基于小波系數(shù)變換的小波閾值去噪算法改進(jìn)[J];振動與沖擊;2011年10期

8 李祖勝;李藝;趙明;馬立;;壓電換能器諧振頻率動態(tài)檢測的研究[J];自動化儀表;2011年05期

9 沙愛軍;;基于單片機(jī)的超聲波測距系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J];電子科技;2009年11期

10 李應(yīng)濤;徐利梅;焦麗華;;聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器的設(shè)計(jì)分析[J];電聲技術(shù);2007年05期

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1 劉春龍;壓電式超聲波換能器測試方法的研究與設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

2 侯春雷;超聲波換能器性能測試儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

3 石英;超聲波換能器性能檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];大連理工大學(xué);2008年

本文編號：2616802