[实用新型]一种电力钢构件超声检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电磁超声检测技术，具体是一种电力钢构件超声检测装置。 

背景技术

超声导波检测技术是一种新兴的无损检测技术，无需逐点扫查，一次可检测一块平板或一段管道，具有检测效率高的优点。 

超声波测距是一种传统而实用的非接触测量方法，和激光、涡流和无线电测距方法相比，具有不受外界光及电磁场等因素影响的优点，在恶劣环境中也具有一定的适应能力，且结构简单，成本低，因此在工业控制、建筑测量、机器人定位方面得到了广泛的应用。 

若将电磁超声和导波技术整合一体，发挥其各自的优点，那么就可以实现非接触的快速检测，这在工业领域中有广阔的应用前景。人们期望获得一种技术效果优良的电磁超声检测探头。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电力钢构件超声检测装置，具有结构设计简单、激励能力强、接收灵敏度高的特点，可进行电力构件厚板、输电铁塔和大口径管道等的检测。 

本实用新型具体提供了一种电力钢构件超声检测装置，其由发射传感器1、发射电路2、接收传感器3、接收放大电路4、回波信号处理电路5 和单片机控制电路6、电源构成；其中：发射传感器1、发射电路2、单片机控制电路6、回波信号处理电路5、接收放大电路4接收传感器3分别依次相连接；发射电路2和接收放大电路4上还分别连接有超声波发射头、超声波接收头；其特征在于： 

发射电路2是一个工作频率为40kHz的555时基集成电路；单片机控制电路6的主控芯片具体为AT89C52；AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器RAM，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89C52单片机是主控芯片，用其控制显示、键盘扫描、报警、超声波的发射机接收的控制； 

单片机控制电路6产生6-16个40kHz发射脉冲用于驱动发射传感器1，并激励出超声波在空气中传播，遇障碍物反射而返回实现检测过程； 

接收传感器3通过压电转换的原理，将由障碍物返回的回波信号转换成电信号，由于该信号幅度为3-18毫伏，因此须由接收放大电路4进行低噪声放大将回波信号放大到一定幅度，接收放大电路4具体为40kHz带通滤波电路，具体使用MX4167高速运算放大器；然后通过回波信号处理电路5滤除干扰成分，并由回波信号处理电路5转换成方波信号，送至单片机控制电路6进行时间测量和距离的控制处理。 

单片机根据脉冲发射时间和接收到回波的时间计算出时间差t，即超声波在空气中传播的时间，并由式(101)： 

S=c*t/2            (101) 

计算出距离S，式中参数c是超声波在空气中的传播速度； 

发射电路2具体为MAX232单电源电平转换芯片，将40kHz的方波由5V转换成20V，以提高发射功率；MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v单电源供电。MAX232多用于串口通信，起到电平转换的作用，而本设计只用到其电平转换，将40kHz的方波由5V转换成20V，提高发射功率。 

超声波发射头具体是采用共振频率为40kHz的TCT40-16探头，超声波接收头具体为RCT40-16探头。 

超声波在空气中传播功率及精度与频率成正比，比较和分几个常用超声波频率的特点，优选取频率为40kHz；由单片机端口输出40kHz间断两路反相方波，此时定时器开始计时，信号经MAX232电平转换芯片送到超声波换能器的两个电极，可以提高超声波的发射强度。 

所述电力钢构件超声检测装置中还设置有显示模块，其具体是采用SPI通信协议的NOKIA5110LCD显示模块。 

Nokia5110LCD支持多种串行通信协议，我们采用SPI通信协议。SPI总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。SPI总线系统一般使用4条线：串行时钟线SCK、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线CS。