本文關鍵詞：基于STM32的超聲智能檢測系統(tǒng)研究

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【摘要】：石油天然氣長輸管道由于長期運行的原因,往往都存在腐蝕、變形等損傷,嚴重時還會造成管道的泄露甚至發(fā)生重大生產事故,因此定期對管道進行檢查是保障其安全運營維護的重要措施。超聲檢測作為五大常規(guī)檢測技術之一,廣泛應用于石油管道探傷、材料測厚、航空航天無損檢測等諸多領域,但傳統(tǒng)的模擬探傷儀存在著精度不高、不能存儲等缺點。針對上述問題,本論文以超聲脈沖反射探傷理論為基礎,借助ARM嵌入式系統(tǒng)和虛擬儀器的強大功能,設計了一套數字化超聲智能檢測裝置。本系統(tǒng)采用模塊化設計方案,方便系統(tǒng)功能的改進升級,且便于系統(tǒng)維護。首先根據超聲波基本原理對系統(tǒng)方案進行了設計,完成了硬件電路的設計并對其可行性進行了仿真驗證,實現進行信號發(fā)射與接收的實驗裝置,具體內容和成果主要體現在以下幾方面:第一部分依據超聲檢測的原理對超聲智能檢測系統(tǒng)方案進行了設計,完成系統(tǒng)核心器件的選型及軟件平臺的選擇。選用STM32作為主控芯片,不僅性價比高、功耗低,還具有諸多接口,可以實現對系統(tǒng)后期的拓展,提高了系統(tǒng)的靈活性;采用LabVIEW設計上位機軟件,其程序設計簡單,可以減少系統(tǒng)的開發(fā)周期以及成本。通過將STM32和LabVIEW有機結合,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計。發(fā)射電路采用MOSFET作為電路的核心,使用STM32產生觸發(fā)信號,經驅動光耦隔離后驅動MOSFET使發(fā)射電路產生高壓脈沖信號,以此激勵超聲波換能器產生超聲波。信號接收電路設計完成了回波信號的限幅、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。電源設計主要包括高壓電源和芯片供電電源的設計:以UC3845為核心設計了反激式高壓電源,為發(fā)射電路提供高壓信號;芯片供電電壓通過設計LM2596S-3.3、LM2596S-5.0及極性轉換器電路得到。第三部分完成了系統(tǒng)軟件的設計開發(fā),其中包括STM32主程序以及LabVIEW上位機應用軟件等。實現了STM32與LabVIEW之間的通信,完成了上位機系統(tǒng)檢測和DAC曲線擬合的程序設計。最后對整個超聲智能檢測系統(tǒng)的電路進行了調試,依次對各個電路的進行了測試,研究了不同的參數以及不同信號對超聲檢測電路的影響,實驗結果表明系統(tǒng)達到了預期的設計目標。
【學位授予單位】：西安石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE973.6;TB559

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