本文關(guān)鍵詞：磁致伸縮式導(dǎo)波檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：磁致伸縮式超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)綜合了電磁超聲與導(dǎo)波檢測的優(yōu)點(diǎn),具有非接觸、無需耦合劑、傳播損耗小、檢測全面等特點(diǎn),能夠有效地應(yīng)用于管道、鋼索、錨桿等一類長距離軸向?qū)ΨQ的結(jié)構(gòu)圓鋼的檢測。特別是對于外部有包覆層的檢測對象,利用鐵磁性材料自身所具有的磁致伸縮特性,無需去除外包層就能夠進(jìn)行缺陷識別和健康狀況評估。目前,磁致伸縮導(dǎo)波檢測技術(shù)已成為我國檢測技術(shù)研究的前沿與熱點(diǎn),大多數(shù)研究主要集中于磁聲轉(zhuǎn)換理論模型的建立與換能器的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文在理解檢測原理的基礎(chǔ)上,分析了磁聲換能效率,設(shè)計(jì)了檢測系統(tǒng)并進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。主要研究內(nèi)容如下:首先,分別論述了磁致伸縮與導(dǎo)波理論,并重點(diǎn)研究了桿中的導(dǎo)波,從而引出磁致伸縮導(dǎo)波檢測原理及基于磁致伸縮效應(yīng)的桿中導(dǎo)波的激勵(lì)與接收。其次,以磁致伸縮縱向?qū)Рz測技術(shù)為主,針對電磁超聲換能效率低的關(guān)鍵問題,以提高換能效率為目的,分別從構(gòu)成換能器的三部分(磁致伸縮材料、偏置磁場、感應(yīng)線圈)進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)換能器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。再次,針對磁致伸縮換能器設(shè)計(jì)了檢測系統(tǒng),包括硬件電路與軟件系統(tǒng)部分。激勵(lì)端能夠提供一個(gè)頻率、周期數(shù)、觸發(fā)間隔可調(diào)的漢寧窗調(diào)制單頻窄脈沖信號,輸出功率可達(dá)將近40W。接收端為了很好的抑制噪聲前級采用了差分設(shè)計(jì),電路總體增益為120dB,能夠?qū)⑽⒎壔夭ㄐ盘栠M(jìn)行足夠放大,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。最后,利用設(shè)計(jì)的換能器與檢測系統(tǒng)對磁致伸縮材料進(jìn)行檢測,磁致伸縮換能器的工作頻率實(shí)現(xiàn)300kHz~1MHz掃頻測試。通過信號處理技術(shù)對回波信號進(jìn)行分析處理,提高檢測結(jié)果精度,并與理論值做對比,分析誤差范圍,驗(yàn)證系統(tǒng)的可行性與實(shí)用性。
【關(guān)鍵詞】：磁致伸縮 導(dǎo)波檢測 換能效率 檢測系統(tǒng) 回波分析
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP274.53
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題背景與意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 導(dǎo)波技術(shù)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 磁致伸縮導(dǎo)波檢測技術(shù)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本課題研究的主要內(nèi)容14-16
• 第2章 磁致伸縮式超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)基本理論16-25
• 2.1 磁致伸縮基本理論16-18
• 2.2 導(dǎo)波基本理論18-20
• 2.2.1 群速度和相速度19-20
• 2.2.2 多模態(tài)和頻散20
• 2.3 桿中的導(dǎo)波20-24
• 2.3.1 桿中的導(dǎo)波模態(tài)20-22
• 2.3.2 基于Disperse的桿中導(dǎo)波分析22-24
• 2.4 磁致伸縮式超聲導(dǎo)波檢測原理24-25
• 第3章 磁致伸縮導(dǎo)波換能分析研究25-39
• 3.1 磁致伸縮導(dǎo)波動(dòng)力學(xué)模型25-26
• 3.2 磁致伸縮材料的選擇26-28
• 3.2.1 1J22概述26-27
• 3.2.2 1J22材料特性27-28
• 3.3 偏置磁場分析研究28-33
• 3.3.1 激勵(lì)端偏置磁場分析28-30
• 3.3.2 接收端偏置磁場分析30-31
• 3.3.3 偏置磁場結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31-33
• 3.4 激勵(lì)與接收線圈分析研究33-37
• 3.4.1 兩端自由的棒的振動(dòng)33-34
• 3.4.2 激勵(lì)與接收線圈34-37
• 3.5 換能器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)37-39
• 第4章 硬件電路設(shè)計(jì)39-53
• 4.1 硬件電路總體設(shè)計(jì)方案39
• 4.2 阻抗匹配39-40
• 4.3 激勵(lì)電路40-44
• 4.3.1 激勵(lì)源信號合成電路41
• 4.3.2 差分/單端轉(zhuǎn)換電路41-42
• 4.3.3 低通濾波電路42
• 4.3.4 中間放大電路42-43
• 4.3.5 功率放大電路43-44
• 4.4 接收電路44-47
• 4.4.1 限幅電路44
• 4.4.2 前置放大電路44-45
• 4.4.3 帶通濾波電路45-46
• 4.4.4 主放大電路46
• 4.4.5 數(shù)據(jù)采集電路46-47
• 4.5 USB通信47-50
• 4.5.1 讀USB模式48-49
• 4.5.2 寫USB模式49-50
• 4.6 硬件電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)50-53
• 第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)53-61
• 5.1 FPGA程序設(shè)計(jì)53-55
• 5.1.1 激勵(lì)信號源模塊53-54
• 5.1.2 數(shù)據(jù)采集模塊54
• 5.1.3 USB通信模塊54-55
• 5.2 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)55-61
• 5.2.0 上位機(jī)軟件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案55-56
• 5.2.1 設(shè)備檢測模塊56-58
• 5.2.2 參數(shù)設(shè)置模塊58-59
• 5.2.3 數(shù)據(jù)采集模塊59-60
• 5.2.4 圖形顯示模塊60-61
• 第6章 實(shí)驗(yàn)研究61-66
• 6.1 磁致伸縮檢測實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)61-62
• 6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析62-66
• 第7章 總結(jié)與展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文及成果72-73
• 致謝73-74

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