發(fā)布時(shí)間：2020-04-06 17:23

【摘要】：超聲波設(shè)備能實(shí)現(xiàn)高自動(dòng)化的連續(xù)在線檢測(cè)或加工,這類設(shè)備可靠性高且無(wú)環(huán)境污染,代表了精密檢測(cè)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(duì)超聲波設(shè)備的有效性和穩(wěn)定性有較大影響,因此對(duì)換能器的部分關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行測(cè)量以實(shí)現(xiàn)對(duì)其性能做出評(píng)判的系統(tǒng)的研究具有極大的意義。目前對(duì)應(yīng)用于不同場(chǎng)合的超聲波換能器的性能評(píng)價(jià)缺少對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)都是憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)判定。本課題針對(duì)超聲檢測(cè)的低頻率小功率超聲波換能器進(jìn)行性能檢測(cè)研究,參考類似測(cè)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(cè)量指標(biāo),以此評(píng)判超聲波換能器工作時(shí)的可靠性和穩(wěn)定性,為評(píng)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(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)本課題換能器的特點(diǎn)和對(duì)應(yīng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo),著重分析現(xiàn)有的多種振幅及相位差的測(cè)量原理優(yōu)缺點(diǎn),選擇適合本課題的測(cè)量原理并制定相應(yīng)的測(cè)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(duì)經(jīng)信號(hào)調(diào)理后的超聲波回波信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,用硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)緩存和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂�。設(shè)計(jì)相應(yīng)的回波整流和低通濾波電路,實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲波回波信號(hào)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(jiǎn)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(lái)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(duì)數(shù)據(jù)的處理和計(jì)算。最后研究相應(yīng)的超聲波信號(hào)降噪處理算法,在MATLAB軟件下實(shí)現(xiàn)對(duì)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(cè)量參數(shù)的精度。將本課題設(shè)計(jì)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和方法的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室條件下的實(shí)際測(cè)量證明了測(cè)量系統(tǒng)穩(wěn)定性。通過(guò)對(duì)同一批次換能器的檢測(cè),驗(yàn)證了本測(cè)量系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)換能器回波信號(hào)振幅和相位差的準(zhǔn)確測(cè)量,以此評(píng)判超聲波換能器性能,能較好的實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲波換能器的品質(zhì)檢驗(yàn)。
【圖文】：

圖 2.1 異或門測(cè)量法信號(hào)相位差示意圖處理器或定時(shí)、計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖寬度計(jì)數(shù)，通過(guò)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(wèn)題：用比較器進(jìn)行過(guò)零比信號(hào)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(hào)的周期并測(cè)量。近似法.2 所示，直線近似法即是在高采樣率下，將過(guò)零點(diǎn)兩直線。

圖 2.1 異或門測(cè)量法信號(hào)相位差示意圖器或定時(shí)、計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖寬度計(jì)數(shù)，通過(guò)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(wèn)題：用比較器進(jìn)行過(guò)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(hào)的周期并測(cè)量。似法示，直線近似法即是在高采樣率下，將過(guò)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB552

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2616802