一種動(dòng)車組裂紋檢測(cè)儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超聲波探傷領(lǐng)域，特別是涉及一種動(dòng)車組裂紋檢測(cè)儀。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)鐵路列車速度的不斷增加，動(dòng)車組列車的振動(dòng)工況變得極為復(fù)雜，動(dòng)車組列車零部件在設(shè)計(jì)時(shí)均能滿足強(qiáng)度要求，但是其長(zhǎng)期工作在交變載荷和振動(dòng)的工況下，疲勞損壞問(wèn)題時(shí)常發(fā)生。目前對(duì)動(dòng)車組機(jī)械部件裂紋檢測(cè)的主要手段還停留在人工目視的方法，目視檢驗(yàn)的最大局限性是它容易發(fā)生遺漏現(xiàn)象且無(wú)法檢測(cè)部件內(nèi)部微裂紋。動(dòng)車組機(jī)械部件裂紋檢測(cè)的另一種主要手段是超聲波檢測(cè)。超聲波檢測(cè)是指超聲波在被檢測(cè)材料中傳播時(shí)，材料的聲學(xué)特性和內(nèi)部組織的變化對(duì)超聲波的傳播產(chǎn)生一定的影響，通過(guò)對(duì)超聲波受影響程度和狀況的探測(cè)了解材料性能和結(jié)構(gòu)變化的技術(shù)。而目前，鐵路部門采用超聲波檢測(cè)手段對(duì)動(dòng)車組機(jī)械部件裂紋的檢測(cè)往往是長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)，操作人員技術(shù)水平低。并且現(xiàn)有的超聲波探傷儀探傷過(guò)程中為了能較清楚地了解缺陷回波的細(xì)節(jié)，常常需要操作儀器按鍵，使用波門展寬功能來(lái)放大缺陷回波，且體積大，操作復(fù)雜，續(xù)航能力差，另超聲波探傷儀一般儲(chǔ)存的是波形圖和峰值點(diǎn)，存儲(chǔ)量小，自動(dòng)化程度低，操作人員需要經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)，不能滿足現(xiàn)有的使用需求，非常影響企業(yè)的工作效率。鐵路部門迫切需求簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、高效、時(shí)間長(zhǎng)的裂紋檢測(cè)設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于克服以上現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種動(dòng)車組裂紋檢測(cè)儀，該檢測(cè)儀具有操作簡(jiǎn)單、效率高、工作時(shí)間長(zhǎng)、存儲(chǔ)量大的優(yōu)點(diǎn)。。
[0004]具體有以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]—種動(dòng)車組裂紋檢測(cè)儀，其特征在于，包括超聲波探頭、電源管理模塊、高壓模塊、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路模塊、ADDA轉(zhuǎn)換電路模塊、現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列、微處理器、顯示屏、報(bào)警器和儲(chǔ)存器；其中，電源管理模塊的輸出端分別與高壓模塊、ADDA轉(zhuǎn)換電路模塊、現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列、微處理器連接；高壓模塊依次與超聲波發(fā)射電路、探頭、超聲波接收電路模塊、ADDA轉(zhuǎn)換電路模塊相連；現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列分別與高壓模塊、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路模塊、ADDA轉(zhuǎn)換電路模塊和微處理器連接；微處理器分別與顯示屏、報(bào)警器、儲(chǔ)存器連接。
[0006]本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果在于:
[0007]采用模塊化設(shè)計(jì)和高速采樣器件，提高了儀器的技術(shù)性能、工作速度和穩(wěn)定性，同時(shí)減小了儀器的體積和重量。本發(fā)明只有電源開關(guān)和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存按鈕，去掉了其他復(fù)雜的按鈕，不需要經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)，操作簡(jiǎn)單。本發(fā)明設(shè)計(jì)的超聲波接收電路模塊，可自動(dòng)放大信號(hào)，還可以使得小信號(hào)能得到足夠的放大，而強(qiáng)信號(hào)在放大過(guò)程中又不會(huì)致使系統(tǒng)飽和過(guò)載。本發(fā)明儲(chǔ)存的是整個(gè)波形的數(shù)據(jù)點(diǎn)，在電腦上通過(guò)Matlab程序可讀取出圖像，數(shù)據(jù)可供科研使用且儲(chǔ)存容量高達(dá)4GB。本發(fā)明采用1000mAh移動(dòng)電源供電，可長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本發(fā)明所述動(dòng)車組裂紋檢測(cè)儀的電路方框圖。
[0009]圖2為本發(fā)明輸入保護(hù)電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]本發(fā)明提出的一種動(dòng)車組裂紋檢測(cè)儀，結(jié)合附圖和實(shí)施案例進(jìn)一步說(shuō)明如下:
[0011]本發(fā)明的一種動(dòng)車組裂紋檢測(cè)儀的實(shí)施例電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，本發(fā)明包括超聲波探頭1、電源管理模塊2、高壓模塊3、超聲波發(fā)射電路4、超聲波接收電路模塊15、ADDA轉(zhuǎn)換電路模塊9、現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列FPGA(Field — Programmable Gate Array) 10、微處理器MCU (Microcontroller Unit) 11、顯示屏12、報(bào)警器13和儲(chǔ)存器14 ;其連接關(guān)系為:電源管理模塊2的輸出端分別與高壓模塊3、ADDA轉(zhuǎn)換電路模塊9、現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列FPGAlO、微處理器MCUll的輸入端連接；高壓模塊3的輸出端依次與超聲波發(fā)射電路4、探頭1、超聲波接收電路模塊15和ADDA轉(zhuǎn)換電路模塊9相連；現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列FPGAlO的輸出端分別與高壓模塊3、超聲波發(fā)射電路4、探頭和超聲波接收電路模塊15相連；現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列FPGAlO還分別與ADDA轉(zhuǎn)換電路模塊9和微處理器MCUll雙向連接；微處理器MCUll的輸出端分別與顯示屏12、報(bào)警器13、儲(chǔ)存器14輸入端連接。
[0012]上述各部件的【具體實(shí)施方式】及功能說(shuō)明如下:
[0013]本實(shí)施例的超聲波接收電路模塊15具體包括依次連接的輸入保護(hù)電路5、前置放大電路6、可控增益放大電路7和濾波電路8，其中，前置放大電路采用MAX4104ESA運(yùn)算放大器，可控增益放大電路采用VCA810電壓控制增益放大器。
[0014]本實(shí)施例的輸入保護(hù)電路5的具體電路如圖2所示，該電路包括二個(gè)電阻R5、R6，二個(gè)二極管D3、D4，一個(gè)電容C24 ;其中，第一電阻R5與電容C24并聯(lián)，兩個(gè)二極管D3、D4反向并聯(lián)；兩個(gè)反向并聯(lián)的二極管D3、D4的一端連接在并聯(lián)的第一電阻R5與電容C24的輸出端和第二電阻R6的輸入端之間(BNCOUT);并聯(lián)的第一電阻R5與電容C24的輸入端為保護(hù)電路的輸入端BNC，第二電阻R6的輸出端為保護(hù)電路的輸出端AMP1IN，兩個(gè)反向并聯(lián)的二極管D3、D4的另一端接地。
[0015]濾波電路利用集成運(yùn)放MAX4104ESA構(gòu)成二階壓控電壓源帶通濾波電路。
[0016]超聲波發(fā)射電路采用寬帶窄脈沖發(fā)生電路由場(chǎng)效應(yīng)管(M0S管)，三極管，電阻，電容構(gòu)成。
[0017]由于高壓脈沖很容易產(chǎn)生高頻輻射，會(huì)對(duì)周圍的電路產(chǎn)生很嚴(yán)重的信號(hào)干擾，超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路模塊一起整個(gè)采用銅罩屏蔽來(lái)提高電路的穩(wěn)定性。
[0018]本實(shí)施例提供的微處理器MCU采用STM32F103處理器?，F(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列FPGA采用EP2C8Q208C8這款現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯Cyclone II FPGA，微處理器MCU和現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列FPGA均預(yù)先存儲(chǔ)有處理程序。
[0019]微處理器MCU模塊是這個(gè)系統(tǒng)的最前端，其中存儲(chǔ)的程序負(fù)責(zé)與用戶交互的功能。首先，微處理器MCU與現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列FPGA模塊通信，獲取AD采集的波形信號(hào)轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)，并且對(duì)信號(hào)做數(shù)字處理，顯示到TFT顯示屏上，同時(shí)計(jì)算超聲波的回波次數(shù)，聲程，缺陷位置，還有深度等信息。微處理器MCU還可以根據(jù)設(shè)定好的裂紋缺陷閾值，來(lái)啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。最終，還可以用TF卡來(lái)存儲(chǔ)，記錄波形。
[0020]現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列FPAG作為高速數(shù)字處理模塊，其中存儲(chǔ)的程序主要負(fù)責(zé)控制AD模塊采集并存儲(chǔ)回?fù)苄盘?hào)的波形，并且把采集的數(shù)字信號(hào)通過(guò)一定的格式發(fā)送給微處理器MCU。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列FPGA還負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)DA模塊，輸出可調(diào)的直流電壓值，控制放大電路的增益值。
[0021]高壓模塊采用12Z601-10C5V直流高壓發(fā)生器帶有可調(diào)電位器。ADDA轉(zhuǎn)換電路模塊采用高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9280和數(shù)模轉(zhuǎn)