專利名稱：一種測量超聲波在板材中傳播時(shí)間的檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量領(lǐng)域，特別是涉及一種測量超聲波在板材中傳播時(shí)間的檢測裝置。
背景技術(shù)：
隨木材需求量的提高，采用人造板來代替原木鋸材成為高效利用木材資源的有效方法之一。人造板的優(yōu)點(diǎn)是幅面大，結(jié)構(gòu)性好，施工方便；膨脹收縮率低，尺寸穩(wěn)定，材質(zhì)較鋸材均勻，不易變形開裂；作為人造板原料的單板及各種碎料易于浸潰，因而可作各種功能性處理(如阻燃、防腐、抗縮、耐磨等)；范圍較寬的厚度級(jí)及密度級(jí)適用性強(qiáng)；彎曲成型性能比鋸材好。人造板的缺點(diǎn)是膠層會(huì)老化，長期承載能力差，所以對(duì)人造板強(qiáng)度進(jìn)行無損在線檢測具有重要的意義，也是提高人造板利用率的一個(gè)極其重要手段。現(xiàn)有技術(shù)中木材·檢測不方便，檢測效率低的缺陷，目前，在我國還沒有木材力學(xué)強(qiáng)度在線實(shí)時(shí)檢測設(shè)備。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種板材無損檢測方法及裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)所存在木材檢測不方便，檢測效率低的缺陷，并能夠?qū)ζ錂z測到的板材進(jìn)行等級(jí)的劃分。工作原理根據(jù)“穿透法”或叫透射法，即用一發(fā)射換能器發(fā)射超聲脈沖波，讓超聲波在所檢測的木材中傳播，然后由接收換能器接收。被接收到的超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再經(jīng)超聲波接收電路進(jìn)行信號(hào)處理后送入單片機(jī)中，即可算出超聲波在板材中的時(shí)間，在根據(jù)V速=L/T(I)式(I)中L 一板材的長度T 一超聲波在板材中的傳播時(shí)間V速一超聲波在板材中的傳播速度Ev = P Va2,(2)式(2)中Ev—板材動(dòng)態(tài)彈性模量P 一板材平均密度P = M/V#(3)式⑶中M—板材的質(zhì)量V體一板材的體積V 體=L*W*H(4)式⑷中L 一板材的長度W—板材的寬度H—板材的厚度根據(jù)(I)、⑵、(3)、⑷得出板材的動(dòng)態(tài)彈性模量Ev= ^(- 二 Μ *L2 二 M*L V體 T L*W*H T2 W*H*T2又因?yàn)閺椥阅Ａ颗c板材的力學(xué)強(qiáng)度的正相關(guān)性，在將不同板材劃分相應(yīng)的等級(jí)。為達(dá)到上述目的中的超聲波穿透板材時(shí)間的檢測，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明公開了一種測量超聲波在板材中傳播時(shí)間的檢測裝置，該裝置包括由固定座和臺(tái)面構(gòu)成的測試臺(tái)，固定座前面設(shè)置有臺(tái)面；由超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊組成的兩組超聲波測量模塊，經(jīng)各自對(duì)應(yīng)的時(shí)間測量模塊，和各自對(duì)應(yīng)的單片機(jī)后，并行連接到計(jì)算機(jī)。在上述裝置中，所述的超聲波發(fā)射模塊包括超聲波發(fā)射傳感器和超聲波發(fā)射電·路；所述的超聲波接收模塊包括超聲波接收傳感器和由高通濾波電路，放大電路，諧振濾波和放大電路，全波整流電路，門限比較電路，達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)電路依次連接組成的超聲波接收電路。在上述裝置中，組內(nèi)的超聲波發(fā)射傳感器和超聲波接收傳感器安裝在寬度方向上板材的兩側(cè)，且位于同一直線上；組間的相同類型的傳感器安裝在垂直寬度方向上板材的兩側(cè)，且位于同一直線上。 在上述裝置中，所述超聲波傳感器通過由氣缸驅(qū)動(dòng)的推拉裝置內(nèi)并且內(nèi)置有彈簧的固定座內(nèi)固定。由上可見，本發(fā)明中的一種測量超聲波在板材中傳播時(shí)間的檢測裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)利用超聲波和其他檢測手段實(shí)現(xiàn)對(duì)木材的無損檢測中對(duì)時(shí)間檢測的要求，對(duì)人造板強(qiáng)度進(jìn)行無損在線檢測具有重要的意義，也是提高人造板利用率的一個(gè)極其重要手段。

圖I是本發(fā)明實(shí)施例中的板材無損檢測方法的系統(tǒng)框圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的測量超聲波在板材中傳播時(shí)間的檢測裝置的傳感器安裝位置示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的測量超聲波在板材中傳播時(shí)間的檢測裝置的示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例中的超聲波發(fā)射電路和接收電路圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明實(shí)施例中提供了板材無損檢測的裝置的具體實(shí)現(xiàn)，圖I是本發(fā)明實(shí)施例中的板材無損檢測方法的系統(tǒng)框圖，如圖I所示，包括以下幾個(gè)方面I.板材厚度檢測的裝置101，用于測量板材的厚度。厚度的測量主要是測量厚度的微小變化量，每一批木材在工廠中的厚度都大致相同，可表示為(W+Aw)。首先將這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)量設(shè)為W，只需測量每一塊木材和標(biāo)準(zhǔn)值的變化量Λ w( Λ w有正負(fù)之分)，通過給定一對(duì)位移傳感器固定的距離，當(dāng)厚度發(fā)生變化時(shí)，位移傳感器的壓進(jìn)量改變，在通過信號(hào)調(diào)理電路，將信號(hào)采進(jìn)控制器中，從而進(jìn)行厚度計(jì)算。2.板材長度檢測的裝置102。在長度的測量中，系統(tǒng)可通過板材向前運(yùn)動(dòng)時(shí)與旋轉(zhuǎn)編碼器的摩擦力來帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器的運(yùn)動(dòng)，通過測量板材行走時(shí)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器運(yùn)動(dòng)的圈數(shù)來獲得板材的長度。脈沖輸出電路和鑒相電路的輸出經(jīng)長線傳輸后接入數(shù)據(jù)采集卡的計(jì)數(shù)口和數(shù)字口中。通過記得的脈沖個(gè)數(shù)乘以常數(shù)即可得出板材的長度。其中常數(shù)=(與板材接觸滾動(dòng)的旋轉(zhuǎn)編碼器的周長)/旋轉(zhuǎn)編碼器碼數(shù)。3.測厚和測長結(jié)束后，到達(dá)測寬，測重和波速的靜態(tài)測量平臺(tái)，其中包括質(zhì)量測量裝置103，寬度測量裝置104和時(shí)間測量裝置105。本發(fā)明考慮到工業(yè)現(xiàn)場的客觀條件、機(jī)架部分的受力、和稱重傳感器的性能等相關(guān)因素，采用了靜態(tài)測量的方式，當(dāng)板材到達(dá)后靜態(tài)測量臺(tái)后，由光電傳感器發(fā)出信號(hào)，開始采樣稱重信號(hào)。多次測量取平均值以提高測量的精度。因稱重傳感器采集的信號(hào)為電流信號(hào)，故經(jīng)長線傳輸后直接通過電流變電壓調(diào)理電路后送入與上位機(jī)相連的數(shù)據(jù)采集卡中進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。4.重量測量結(jié)束后，開始波速的測量。其中，波速測量又包括板材寬度測量裝置·104和在寬度方向上的超聲波的傳播時(shí)間的測量裝置105。與厚度測量相類似的方式，寬度的測量也是測量寬度的微小變化量。通過給定一對(duì)位移傳感器固定的距離，當(dāng)寬度發(fā)生變化時(shí)，位移傳感器的壓進(jìn)量改變。位移傳感器的輸出信號(hào)通過信號(hào)調(diào)理電路后接入單片機(jī)。其中，時(shí)間測量裝置包括由固定座和臺(tái)面構(gòu)成的測試臺(tái)，固定座前面設(shè)置有臺(tái)面；由超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊組成的兩組超聲波測量模塊，經(jīng)各自對(duì)應(yīng)的時(shí)間測量模塊，和各自對(duì)應(yīng)的單片機(jī)后，并行連接到計(jì)算機(jī)。其中，超聲波發(fā)射模塊又包括超聲波發(fā)射傳感器和超聲波發(fā)射電路；超聲波接收模塊又包括超聲波接收傳感器和由高通濾波電路，放大電路，諧振濾波和放大電路，全波整流電路，門限比較電路，達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)電路依次連接組成的超聲波接收電路。圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的測量超聲波在板材中傳播時(shí)間的檢測裝置的傳感器安裝位置示意圖，如圖2所述，組內(nèi)的超聲波發(fā)射傳感器和超聲波接收傳感器安裝在寬度方向上板材的兩側(cè)，且位于同一直線上；組間的相同類型的傳感器安裝在垂直寬度方向上板材的兩側(cè)，且位于同一直線上。圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的測量超聲波在板材中傳播時(shí)間的檢測裝置的示意圖，如圖3所述，具體來說，單片機(jī)接收到上位機(jī)的發(fā)送的超聲波測量信號(hào)后，向超聲波發(fā)送電路發(fā)送脈沖信號(hào)，并啟動(dòng)時(shí)間測量模塊開始計(jì)時(shí)。發(fā)送的脈沖信號(hào)經(jīng)過超聲波發(fā)射電路后激勵(lì)超聲波傳感器發(fā)送超聲波，穿透板材被另一端的超聲波傳感器接收信號(hào)后經(jīng)過超聲波接收電路調(diào)理信號(hào)，產(chǎn)生邊沿信號(hào)，使時(shí)間測量模塊停止計(jì)時(shí)。單片機(jī)通過讀取計(jì)時(shí)芯片的時(shí)間數(shù)據(jù)，并同時(shí)根據(jù)之前測量的寬度數(shù)據(jù)，將其測量的數(shù)據(jù)和計(jì)算得出的速度值回傳給計(jì)算機(jī)。5.包括數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元的評(píng)價(jià)單元106。本發(fā)明中，數(shù)據(jù)采集單元為數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)處理單元為上位機(jī)。上位機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)采集卡采集到的數(shù)據(jù)和處理得到的多種數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算。根據(jù)上述原理的得出板材的彈性模量以進(jìn)行等級(jí)劃分。6.本發(fā)明實(shí)施例中的方法，還進(jìn)一步包括顯示單元107，用于顯示各測量裝置的測量結(jié)果，以及根據(jù)測量結(jié)果計(jì)算出的板材彈性模量和板材的等級(jí)情況。 由上可見，本發(fā)明中的一種測量超聲波在板材中傳播時(shí)間的檢測裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)利用超聲波和其他檢測手段實(shí)現(xiàn)對(duì)木材的無損檢測中對(duì)時(shí)間檢測的要求，對(duì)人造板強(qiáng)度進(jìn)行無損在線檢測具有重要的意義，也是提高人造板利用率的一個(gè)極其重要手段。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種測量超聲波在板材中傳播時(shí)間的檢測裝置，其特征在于，該裝置包括 由固定座和臺(tái)面構(gòu)成的測試臺(tái)，固定座前面設(shè)置有臺(tái)面； 由超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊組成的兩組超聲波測量模塊，經(jīng)各自對(duì)應(yīng)的時(shí)間測量模塊，和各自對(duì)應(yīng)的單片機(jī)后，并行連接到計(jì)算機(jī)， 所述的超聲波發(fā)射模塊包括超聲波發(fā)射傳感器和超聲波發(fā)射電路； 所述的超聲波接收模塊包括超聲波接收傳感器和由高通濾波電路，放大電路，諧振濾波和放大電路，全波整流電路，門限比較電路，達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)電路依次連接組成的超聲波接收電路， 組內(nèi)的超聲波發(fā)射傳感器和超聲波接收傳感器安裝在寬度方向上板材的兩側(cè)，且位于同一直線上； 組間的相同類型的傳感器安裝在垂直寬度方向上板材的兩側(cè)，且位于同一直線上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種測量超聲波在板材中傳播時(shí)間的檢測裝置，該裝置包括該裝置包括由固定座和臺(tái)面構(gòu)成的測試臺(tái)，固定座前面設(shè)置有臺(tái)面；由超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊組成的兩組超聲波測量模塊，經(jīng)各自對(duì)應(yīng)的時(shí)間測量模塊，和各自對(duì)應(yīng)的單片機(jī)后，并行連接到計(jì)算機(jī)，經(jīng)工廠實(shí)踐證明，能夠?qū)崿F(xiàn)利用超聲波和其他檢測手段實(shí)現(xiàn)對(duì)木材的無損檢測中對(duì)時(shí)間檢測的要求，對(duì)人造板強(qiáng)度進(jìn)行無損在線檢測具有重要的意義，也是提高人造板利用率的一個(gè)極其重要手段。
文檔編號(hào)G01N29/07GK202720213SQ201220183228
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者肖江, 李玉株, 黃麗燕, 陳鋒軍, 劉丹娟, 俞舟燕 申請(qǐng)人:北京林業(yè)大學(xué)