本發(fā)明屬于鋼軌探傷儀檢定和校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋼軌探傷儀檢定儀裝置的設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)：

鋼軌探傷儀檢定儀用于對(duì)新制造、使用中和修理后的鋼軌探傷儀進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)。目前我國現(xiàn)有的鋼軌探傷儀檢定儀主要是滿足2004年制定頒發(fā)執(zhí)行的《中華人民共和國鐵道部部門計(jì)量檢定規(guī)程2004》中規(guī)定的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求，這些檢定儀已經(jīng)不滿足2013年最新頒發(fā)執(zhí)行的《中華人民共和國鐵道部部門計(jì)量檢定規(guī)程2013》要求。

目前現(xiàn)有的鋼軌探傷儀檢定儀的主要組成部分為：脈沖調(diào)制信號(hào)發(fā)生器、標(biāo)準(zhǔn)衰減器。標(biāo)準(zhǔn)衰減器設(shè)計(jì)成一個(gè)獨(dú)立部件，在機(jī)箱后板用電纜與脈沖信號(hào)發(fā)生器相連接。連接時(shí)，表示對(duì)信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)進(jìn)行衰減后輸出；不連接時(shí)，表示不進(jìn)行衰減直接輸出。標(biāo)準(zhǔn)衰減器進(jìn)行了特殊的設(shè)計(jì)，以解決阻抗匹配問題。如圖1所示，將被檢鋼軌探傷儀輸出的觸發(fā)信號(hào)接到鋼軌探傷儀檢定儀的外部觸發(fā)信號(hào)輸入端，脈沖調(diào)制信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)直接輸出或者經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)衰減器衰減后輸出到被檢鋼軌探傷儀的信號(hào)輸入端進(jìn)行檢定。

現(xiàn)有的鋼軌探傷儀檢定儀主要存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：

(1)采用模擬電子技術(shù)，人機(jī)操作不友好；

(2)標(biāo)準(zhǔn)衰減器的衰減量通過旋鈕控制可調(diào)電阻阻值實(shí)現(xiàn)，精度和穩(wěn)定度不高；

(3)輸出波形不穩(wěn)定，輸出波形的時(shí)間間隔和周期的精度和穩(wěn)定度不高；

(4)由于現(xiàn)有的鋼軌探傷儀檢定儀使用年限已久，元器件性能劣化，輸出波形畸形，且沒有新的產(chǎn)品代替；

(5)一些新的技術(shù)要求不能實(shí)現(xiàn)，如在觸發(fā)信號(hào)作用下，只能輸出振蕩頻率為2MHz或5MHz的脈沖波，而無法輸出1Hz-15MHz的單周期正弦波或者連續(xù)正弦波；

(6)標(biāo)準(zhǔn)衰減器的衰減范圍為0～61dB，衰減量最大不能達(dá)到80dB的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有鋼軌探傷儀檢定儀存在的問題，提出了一種鋼軌探傷儀檢定儀裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種鋼軌探傷儀檢定儀裝置，包括信號(hào)發(fā)生及衰減模塊、外觸發(fā)信號(hào)處理模塊、20dB固定衰減模塊、電源模塊、鍵盤、旋鈕、微控制器模塊、主控制器模塊以及液晶顯示模塊；外觸發(fā)信號(hào)處理模塊的輸入端與外部觸發(fā)信號(hào)連接，輸出端與信號(hào)發(fā)生及衰減模塊的外觸發(fā)信號(hào)輸入端連接，20dB固定衰減模塊的輸入端與信號(hào)發(fā)生及衰減模塊的波形輸出端連接，微控制器模塊分別與20dB固定衰減模塊、鍵盤、旋鈕以及主控制器模塊連接，主控制器模塊還分別與信號(hào)發(fā)生及衰減模塊、液晶顯示模塊連接。

優(yōu)選地，外觸發(fā)信號(hào)處理模塊包括限幅電路、正脈沖處理電路、負(fù)脈沖處理電路以及邏輯或電路，限幅電路的輸入端為外觸發(fā)信號(hào)處理模塊的輸入端，輸出端分別與正脈沖處理電路、負(fù)脈沖處理電路的輸入端連接，邏輯或電路的輸出端為外觸發(fā)信號(hào)處理模塊的輸出端，輸入端分別與正脈沖處理電路、負(fù)脈沖處理電路的輸出端連接。

優(yōu)選地，正脈沖處理電路由整形電路構(gòu)成。

優(yōu)選地，負(fù)脈沖處理電路由反相放大電路和整形電路構(gòu)成。

優(yōu)選地，信號(hào)發(fā)生及衰減模塊采用泰克任意信號(hào)發(fā)生器AFG2021-SC，通過主控制器對(duì)其編程實(shí)現(xiàn)信號(hào)的產(chǎn)生和0～60dB的衰減。

優(yōu)選地，20dB固定衰減模塊包括20dB固定衰減器以及兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)，通過微控制器輸出的開關(guān)控制信號(hào)控制兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)的擲向，以此選擇輸入信號(hào)是否通過20dB固定衰減器。

優(yōu)選地，主控制器模塊采用工控主板實(shí)現(xiàn)。

優(yōu)選地，微控制器模塊采用89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。

優(yōu)選地，液晶顯示模塊采用LCD顯示屏。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)采用數(shù)字技術(shù)，通過鍵盤或旋鈕操作，用LCD顯示屏顯示功能參數(shù)的設(shè)置，克服了原來的人機(jī)操作不友好的缺點(diǎn)。

(2)通過編程控制泰克任意信號(hào)發(fā)生器AFG2021-SC和高穩(wěn)定的20dB固定衰減器實(shí)現(xiàn)最大為80dB的衰減量，克服了原有的通過旋鈕控制可調(diào)電阻器的阻值實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)衰減器的精度和穩(wěn)定度不高的缺點(diǎn)。

(3)輸出波形的值和時(shí)間間隔通過編程控制泰克任意信號(hào)發(fā)生器AFG2021-SC實(shí)現(xiàn)，克服了原來的由旋鈕控制可調(diào)電阻器的阻值實(shí)現(xiàn)波形的數(shù)值、時(shí)間間隔、周期的精度和穩(wěn)定度不高的缺點(diǎn)。

(4)輸出波形的值通過編程控制泰克任意信號(hào)發(fā)生器AFG2021-SC實(shí)現(xiàn)，波形穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)畸形。

(5)實(shí)現(xiàn)了一些新的技術(shù)要求，除了產(chǎn)生脈沖波外，還可以產(chǎn)生1Hz-15MHz的單周期正弦波或者1Hz-12.5MHz的連續(xù)正弦波。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的鋼軌探傷儀檢定儀系統(tǒng)框圖。

圖2為本發(fā)明提供的一種鋼軌探傷儀檢定儀裝置結(jié)構(gòu)框圖。

圖3為限幅及反向放大電路示意圖。

圖4為整形及邏輯或電路示意圖。

圖5為89C52單片機(jī)電路示意圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例的高頻單正弦波數(shù)據(jù)構(gòu)建示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步的說明。

本發(fā)明提供了一種鋼軌探傷儀檢定儀裝置，如圖2所示，包括信號(hào)發(fā)生及衰減模塊、外觸發(fā)信號(hào)處理模塊、20dB固定衰減模塊、電源模塊、鍵盤、旋鈕、微控制器模塊、主控制器模塊以及液晶顯示模塊；外觸發(fā)信號(hào)處理模塊的輸入端與外部觸發(fā)信號(hào)連接，輸出端與信號(hào)發(fā)生及衰減模塊的外觸發(fā)信號(hào)輸入端連接，20dB固定衰減模塊的輸入端與信號(hào)發(fā)生及衰減模塊的波形輸出端連接，微控制器模塊分別與20dB固定衰減模塊、鍵盤、旋鈕以及主控制器模塊連接，主控制器模塊還分別與信號(hào)發(fā)生及衰減模塊、液晶顯示模塊連接。

其中，為了與原有的鋼軌探傷儀連接使用，外部觸發(fā)信號(hào)既要適合原有的模擬檢定儀，也要適合本發(fā)明提供的鋼軌探傷儀檢定儀裝置，原有檢定儀的外部觸發(fā)信號(hào)幅度可能大于100V，且可能為負(fù)脈沖，也可能為正脈沖，所以，需要一個(gè)外觸發(fā)信號(hào)處理模塊。

外觸發(fā)信號(hào)處理模塊包括限幅電路、正脈沖處理電路、負(fù)脈沖處理電路以及邏輯或電路，限幅電路的輸入端為外觸發(fā)信號(hào)處理模塊的輸入端，輸出端分別與正脈沖處理電路、負(fù)脈沖處理電路的輸入端連接，邏輯或電路的輸出端為外觸發(fā)信號(hào)處理模塊的輸出端，輸入端分別與正脈沖處理電路、負(fù)脈沖處理電路的輸出端連接。正脈沖處理電路由整形電路構(gòu)成；負(fù)脈沖處理電路由反相放大電路和整形電路構(gòu)成。

該模塊把任意外觸發(fā)信號(hào)變成信號(hào)發(fā)生及衰減模塊能夠接收的TTL觸發(fā)信號(hào)。首先把外部觸發(fā)信號(hào)的幅值通過限幅電路限制在±5V以內(nèi)，對(duì)于正脈沖觸發(fā)信號(hào)，直接整形后送到或門；對(duì)于負(fù)脈沖觸發(fā)信號(hào)，經(jīng)反向放大、整形后送到或門?；蜷T輸出作為信號(hào)發(fā)生及衰減模塊的外部觸發(fā)信號(hào)輸入(Trigger input)。

限幅及反向放大電路如圖3所示，整形及邏輯或電路如圖4所示，這些電路的具體連接方式以及原理均為本領(lǐng)域的公知常識(shí)，在此不再贅述。

本發(fā)明實(shí)施例中，信號(hào)發(fā)生及衰減模塊采用現(xiàn)有技術(shù)中的成熟產(chǎn)品泰克任意信號(hào)發(fā)生器AFG2021-SC，通過主控制器對(duì)其編程實(shí)現(xiàn)信號(hào)的產(chǎn)生和0～60dB的衰減，從而在模塊內(nèi)產(chǎn)生所需的信號(hào)發(fā)生器和衰減器。

20dB固定衰減模塊包括20dB固定衰減器以及兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)，通過微控制器輸出的開關(guān)控制信號(hào)控制兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)的擲向，以此選擇輸入信號(hào)是否通過20dB固定衰減器。如圖2所示，在本發(fā)明實(shí)施例中，兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)分別為第一單刀雙擲開關(guān)和第二單刀雙擲開關(guān)，當(dāng)兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)的動(dòng)端均分別擲向與20dB固定衰減器連接的不動(dòng)端時(shí)，即可對(duì)信號(hào)發(fā)生及衰減模塊輸出的脈沖波或正弦波信號(hào)進(jìn)行20dB的固定衰減；當(dāng)兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)的動(dòng)端均分別擲向與導(dǎo)線連接的不動(dòng)端時(shí)，則信號(hào)發(fā)生及衰減模塊輸出的脈沖波或正弦波信號(hào)不進(jìn)行衰減，直接作為輸出信號(hào)(Output)。

這樣由于信號(hào)發(fā)生及衰減模塊，即任意信號(hào)發(fā)生器AFG2021-SC的輸出信號(hào)(Output)幅值范圍是10mV-10V，通過主控制器對(duì)其編程可以實(shí)現(xiàn)最大60dB的衰減量，再與20dB固定衰減模塊進(jìn)行組合，從而最終可以實(shí)現(xiàn)最大80dB的衰減器。

此外，信號(hào)發(fā)生及衰減模塊還包括一個(gè)內(nèi)觸發(fā)信號(hào)輸出端，內(nèi)部觸發(fā)信號(hào)直接由任意信號(hào)發(fā)生器AFG2021-SC的觸發(fā)輸出(Trigger output)產(chǎn)生。

本發(fā)明實(shí)施例中，主控制器模塊采用工控主板實(shí)現(xiàn)。通過鍵盤操作或者旋鈕操作，選擇波形類型及其幅值、延時(shí)、頻率等相關(guān)參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)，由主控制器對(duì)信號(hào)發(fā)生及衰減模塊編程，即可得到相應(yīng)的波形輸出。

本發(fā)明實(shí)施例中，微控制器模塊采用89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，如圖5所示，其具體連接方式以及原理均為本領(lǐng)域的公知常識(shí)，在此不再贅述。

本發(fā)明實(shí)施例中，液晶顯示模塊采用LCD顯示屏。通過主控制器編程在液晶顯示模塊中實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的顯示界面，在該界面上進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的選擇和設(shè)置等操作。

本發(fā)明采用任意信號(hào)發(fā)生器AFG2021-SC作為信號(hào)發(fā)生及衰減模塊，不但克服了原來的由旋鈕控制可調(diào)電阻器的阻值實(shí)現(xiàn)波形的數(shù)值、時(shí)間間隔、周期的精度和穩(wěn)定度不高、波形不穩(wěn)定、輸出波形畸形等缺點(diǎn)，并且實(shí)現(xiàn)了一些新的技術(shù)要求，除了能夠產(chǎn)生脈沖波外，還可以產(chǎn)生1Hz-15MHz的單周期正弦波或者1Hz-12.5MHz的連續(xù)正弦波。下面以一個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明構(gòu)建高頻(15MHz)單正弦波輸出信號(hào)的過程做詳細(xì)描述：

由于泰克任意信號(hào)發(fā)生器AFG2021-SC輸出的正弦波的頻率最大為12.5MHz，而這里需要頻率最高為15MHz，所以需要通過主控制器對(duì)AFG2021-SC編程實(shí)現(xiàn)。在檢定儀接收到觸發(fā)信號(hào)后，輸出單個(gè)周期的正弦波，正弦波的頻率為f，周期為T(T＝1/f)，虛構(gòu)一個(gè)頻率較低的信號(hào)，其周期為T′，該信號(hào)由高頻的單正弦波和零電平信號(hào)構(gòu)成，如圖6所示。假設(shè)觸發(fā)信號(hào)與輸出波的延時(shí)為0，設(shè)定T′周期內(nèi)波形數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)為B，根據(jù)原波形周期T與新波型周期T′的關(guān)系，確定原波形數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)A，然后在A個(gè)點(diǎn)內(nèi)構(gòu)建正弦波數(shù)據(jù)，剩余的B-A個(gè)點(diǎn)為零電平，從而完成高頻(15MHz)單正弦波輸出信號(hào)的構(gòu)建。

對(duì)于低頻(1Hz-12.5MHz)的單正弦波信號(hào)或連續(xù)正弦波信號(hào)，既可以采用上述辦法構(gòu)建，也可以直接由設(shè)備AFG2021-SC自身函數(shù)發(fā)生器生成。而單脈沖、雙脈沖、多脈沖波波信號(hào)同樣可以由泰克任意信號(hào)發(fā)生器AFG2021-SC自身函數(shù)發(fā)生器生成，通過鍵盤或旋鈕設(shè)置周期、占空比等相關(guān)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。