專利名稱：大功率單脈沖超聲信號發(fā)生器及其無損探傷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超聲檢測及高頻技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種大功率的單脈沖超聲信號發(fā)生器。
背景技術(shù)：
超聲波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處，當波束自零件表面由探頭通至金屬內(nèi)部，遇到缺陷與零件底面時就分別發(fā)出反射波，在熒光屏上形成脈沖波形，根據(jù)這些脈沖波形來判斷缺陷的大小和位置。目前超聲探傷所使用的單脈沖信號源都是小功率的，而大壩的混凝土結(jié)構(gòu)以及核電站壓力容器的奧氏鋼體結(jié)構(gòu)對聲波的散射衰減很大，如信號功率不強，將無法檢測到回波信號，就不能很好地完成深度探傷檢測。傳統(tǒng)的超聲檢測方法很多，其中主要有諧振法、穿透法、脈沖反射法和液浸法。(I)共振法利用頻率連續(xù)可變的單一頻率的超聲波在物體的相對表面上反射，從而發(fā)生同相位疊加的共振現(xiàn)象進行檢測的方法，稱為共振法。它是兩個相干的聲波在同一直線上沿向反方向傳播時，互相疊加產(chǎn)生駐波主播的結(jié)果。共振法設(shè)備簡單，測量精確，常用于壁厚測量，然而，當工件中存在較大缺陷或當工件厚度改變時，將導(dǎo)致共振現(xiàn)象消失或共振點偏移。⑵穿透法將兩個探頭分別置于試件的兩個相對面，一個探頭發(fā)射超聲波，另一個探頭接收透射波，根據(jù)接收探頭接收到的超聲能量大小，來評定缺陷量值大小的檢測方法，稱為穿透法。若試件內(nèi)存在缺陷，聲波被缺陷擋住后會形成陰影，稱為聲影。設(shè)缺陷后聲影截面不變的距離為L1，它可近似下式計算，
權(quán)利要求
1.一種大功率單脈沖超聲信號發(fā)生器，其特征是，包括 以單片機為核心的控制模塊，所述控制模塊產(chǎn)生控制信號輸入脈寬寬度調(diào)節(jié)電路， 所述脈寬寬度調(diào)節(jié)電路輸出的信號經(jīng)電平轉(zhuǎn)換裝置放大后驅(qū)動功率開關(guān)管的通斷， 還包含由所述功率開關(guān)管控制進行充放電的電容， 所述電容產(chǎn)生的單脈沖信號經(jīng)一脈沖變壓器進行脈沖升壓后激發(fā)發(fā)射換能器產(chǎn)生超聲信號， 還包含一用于接收所述發(fā)射換能器發(fā)射的單脈沖超聲信號的接收換能器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率單脈沖超聲信號發(fā)生器，其特征是，所述接收換能器與一數(shù)字示波器連接，由所述的數(shù)字示波器采集顯示接收到的回波信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率單脈沖超聲信號發(fā)生器，其特征是，還包含一電阻，所述的電阻用于控制所述電容充放電時間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率單脈沖超聲信號發(fā)生器，其特征是，所述的電容為油浸電容，所述的油浸電容充放電時產(chǎn)生單脈沖信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率單脈沖超聲信號發(fā)生器，其特征是，所述的脈沖變壓器對所述電容產(chǎn)生的單脈沖信號進行幅值放大。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大功率單脈沖超聲信號發(fā)生器，其特征是，所述數(shù)字示波器連接至電腦上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率單脈沖超聲信號發(fā)生器，其特征是，還包含一保護電路，所述的保護電路對所述控制模塊進行空載及過熱保護。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率單脈沖超聲信號發(fā)生器，其特征是，所述的脈寬寬度調(diào)節(jié)電路物理調(diào)節(jié)脈沖寬度。
9.一種基于權(quán)利要求I所述裝置進行無損探傷的方法，其特征是，包含以下測量步驟 (1)將耦合液均勻涂抹在發(fā)射換能器上，使發(fā)射換能器與被測物體利用耦合液耦合； (2)在發(fā)射換能器所在的軸線上等距劃分，設(shè)置接收點； (3)將耦合液均勻涂抹在接收換能器上，使接收換能器與被測物體在接收點處利用耦合液稱合； (4)在被測物的中心軸線上移動接收換能器，每到一個接收點便利用數(shù)字示波器采集相應(yīng)波形及相關(guān)數(shù)據(jù)； (5)將采集到的所有數(shù)據(jù)與波形上傳給電腦； (6)使用Matlab軟件對所得的多組數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理與分析，還原完整的回波信號，從而判斷出超聲波在被測物體內(nèi)的速度、缺陷所在位置。
全文摘要
本發(fā)明是基于超聲理論及高頻電子技術(shù)所研制的一種用于激發(fā)超聲的高頻大功率單脈沖信號發(fā)生器及其無損探傷的方法，可大大提高探傷深度與精確度，主要用于混凝土大壩、核電關(guān)鍵壓力容器等散射比較強介質(zhì)的超聲檢測。其中單片機(MicroComputerUnit,MCU)產(chǎn)生PWM波作為控制信號，經(jīng)過緩沖放大電路對電流進行放大，以達到驅(qū)動功率開關(guān)管的通斷，控制電容充放電的目的，從而控制脈沖激發(fā)電路輸出所需脈寬的單脈沖信號，定時將脈沖幅度反饋給MCU，對設(shè)備空載及過熱現(xiàn)象及時采取保護措施，最終經(jīng)過單脈沖變壓器使脈沖幅度大大提升。本發(fā)明與現(xiàn)有的單脈沖信號發(fā)生器相比，探傷深度與精確度有很大提高。
文檔編號G01N29/04GK102621237SQ20121006325
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
發(fā)明者單鳴雷, 朱昌平, 湯一彬, 王俊, 王樹昊, 羅強龍, 葛蕤, 陳青, 韓慶邦, 高遠 申請人:河海大學(xué)常州校區(qū)