本文關(guān)鍵詞：基于ARM處理器的超聲波壓力容器檢測系統(tǒng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)中的常用設(shè)備,其廣泛運用在石油、化工、冶金、醫(yī)藥以及人民生活的各個領(lǐng)域。為了確保生產(chǎn)過程的順利進行,需經(jīng)常對壓力容器進行壓力檢測。在壓力檢測的過程中,為了不破壞壓力容器,從而減少危險事故的發(fā)生,無損檢測技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。超聲檢測作為無損檢測的一種,其靈敏度高、速度快、成本低、可對缺陷部位進行定位和定量且對人體無害。特別對于壓力容器等工作在高溫、高壓以及腐蝕介質(zhì)條件下的高危設(shè)備,從原料檢測到使用過程中的定期檢查都需盡量避免或減小對設(shè)備的損壞。本文在認真研究、分析超聲波檢測的原理及方法的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一種超聲波壓力容器檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)以ARM為主控制器,以嵌入式Linux系統(tǒng)為運行平臺,相比較傳統(tǒng)的檢測設(shè)備,它具有很多優(yōu)點：檢測結(jié)果可以以文件形式保存在系統(tǒng)內(nèi)部閃存或SD卡、U盤等存儲設(shè)備中,亦可通過USB及串口與計算機通信存儲,便于后期分析、研究。本系統(tǒng)的直接測取量為超聲表面波在特定距離上的傳播時間,即可間接測量表面波在該介質(zhì)中的波速。采用多次測量取結(jié)果平均值的方法以減小隨機干擾,采用參比方法放置接收探頭以消減電路中電子器件的延時。本文首先對超聲檢測理論與技術(shù)進行了仔細研究,并在此基礎(chǔ)上提出了基于ARM處理器的嵌入式超聲波壓力容器檢測系統(tǒng)的總體設(shè)計方案,為硬件和軟件的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。其次詳細介紹了超聲波壓力容器檢測系統(tǒng)的總體硬件設(shè)計方案,分別包括超聲波的控制模塊、激發(fā)模塊、接收模塊及TDC計時模塊及通信接口等部分。接著在硬件的基礎(chǔ)上進行Linux系統(tǒng)軟件移植、硬件驅(qū)動移植及應(yīng)用程序編寫,其中重點為TDC-GP21設(shè)備驅(qū)動移植和應(yīng)用軟件編寫。硬件的模塊化設(shè)計很大程度上增加了電路的可靠性及可調(diào)試性。Linux設(shè)備驅(qū)動的模塊化編程減小了工作量,也便于日后的維護和升級。最后,總結(jié)了工作中的不足與進一步的研究方向。
【關(guān)鍵詞】：超聲檢測 壓力容器 ARM TDC-GP21 Linux設(shè)備驅(qū)動
【學(xué)位授予單位】：天津科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH49;TB559
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 超聲波檢測技術(shù)9-11
• 1.2.1 超聲波檢測的歷史與發(fā)展9
• 1.2.2 超聲波檢測的基本方法9-10
• 1.2.3 超聲波檢測技術(shù)的優(yōu)勢10-11
• 1.3 超聲波檢測應(yīng)用11-14
• 1.3.1 超聲波應(yīng)力檢測11-12
• 1.3.2 超聲波壓力檢測12-13
• 1.3.3 超聲波溫度檢測13-14
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容14-15
• 2 系統(tǒng)總體設(shè)計及原理15-29
• 2.1 表面波簡介15-16
• 2.1.1 表面波的產(chǎn)生15
• 2.1.2 表面波的傳播15-16
• 2.1.3 表面波的應(yīng)用16
• 2.2 壓力容器簡介16-20
• 2.2.1 壓力容器的主要參數(shù)16-17
• 2.2.2 壓力容器的分類17
• 2.2.3 壓力檢測方法17-20
• 2.3 表面波壓力測量模型20-25
• 2.3.1 影響表面波傳播速度的因素20-23
• 2.3.2 影響表面波傳播距離的因素23-24
• 2.3.3 參比壓力測量模型24-25
• 2.3.4 傳播時間測量原理25
• 2.4 超聲波檢測系統(tǒng)總體設(shè)計25-28
• 2.4.1 方案選擇26-27
• 2.4.2 總體框架設(shè)計27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 3 超聲波檢測裝置的設(shè)計29-43
• 3.1 ARM控制模塊29-32
• 3.1.1 ARM處理器29-30
• 3.1.2 Flash內(nèi)存30-31
• 3.1.3 SDRAM存儲器31
• 3.1.4 通訊接口31-32
• 3.2 超聲波激發(fā)模塊32-35
• 3.2.1 脈沖超聲波激勵原理33
• 3.2.2 脈沖超聲波激勵電路實現(xiàn)33-34
• 3.2.3 直流高壓電路34-35
• 3.3 超聲波接收模塊35-37
• 3.3.1 放大與濾波原理圖35
• 3.3.2 放大與濾波電路實現(xiàn)35-36
• 3.3.3 電平比較電路36-37
• 3.4 TDC計時模塊37-42
• 3.4.1 TDC-GP21概述37-38
• 3.4.2 TDC-GP21測量范圍38-40
• 3.4.3 TDC計時電路實現(xiàn)40-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 4 系統(tǒng)軟件開發(fā)43-61
• 4.1 建立軟件開發(fā)環(huán)境43-44
• 4.1.1 安裝交叉編譯工具43
• 4.1.2 TFTP與NFS服務(wù)的配置43-44
• 4.1.3 軟件工具44
• 4.2 嵌入式Linux系統(tǒng)移植44-50
• 4.2.1 Bootloader45-46
• 4.2.2 Linux內(nèi)核移植46-48
• 4.2.3 構(gòu)建根文件系統(tǒng)48-50
• 4.3 TDC設(shè)備驅(qū)動編寫50-56
• 4.3.1 SPI傳輸格式50-51
• 4.3.2 SPI相關(guān)寄存器51-52
• 4.3.3 TDC驅(qū)動程序52-56
• 4.4 應(yīng)用程序56-60
• 4.4.1 打開設(shè)備58
• 4.4.2 配置TDC設(shè)備58-59
• 4.4.3 讀取數(shù)據(jù)59-60
• 4.4.4 存數(shù)并運算數(shù)據(jù)60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 5 系統(tǒng)調(diào)試及實驗分析61-67
• 5.1 系統(tǒng)調(diào)試61-64
• 5.1.1 裝置調(diào)試61-63
• 5.1.2 軟件調(diào)試63-64
• 5.2 實驗及結(jié)果分析64-65
• 5.3 誤差分析65
• 5.4 本章小節(jié)65-67
• 6 總結(jié)與展望67-68
• 7 參考文獻68-73
• 8 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文情況73-74
• 9 致謝74

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