些有益的尝 试和突破。 中央推进社会主义新农村建设 近几年，党中央国务院以“科学发展观”统领经济社会 发展全局，按照统筹城乡发展的要求，采取了系列源环境 相协调。” 由此可见，面对当前能源资源日益紧张的形势，建设 节约型社会走循环经济道路已经成为我们的必然选择。 建设“山庄生态观光园”项目，打造“旅游循 环经确提出“我国土地淡水能源矿产资源 和环境状况对经济发展已构成严重制约。要把节约能源作为 基本国策，发展循环经济，保护生态环境，加快建设资源节 约型环境友好型社会，促进经济发展与人口资力提倡发展循环经济 随着我国经济规模进步扩大，工业化不断推进，城市 化步伐加快，资源供需矛盾和环境压力将越来越大。基于此， 中共中央关于制定国民经济和社会发展的第十个五年 规划的建议明村发展 问题，提高居民收入水平，优化项目所在地的生态环境，其社 会效益十分显著。 因此，本项目是切实可行的，建议尽早建设尽早受益。 第二章项目背景及建设必要性 项目背景 我国正大项目的建设将大大推动的生态开发步伐，有效解决地方经济发展和生 态环境保护的和谐统问题，促进“社会主义新农 村”建设，带动周边村镇共同富裕，解决劳动就业和农产业政策符合旅 游发展规划，是统筹城乡协调发展的重要着力点之，是个 富民产业，是重点建设项目之，是新农村建设 中最容易直接带动农民增收的产业。本项产业政策符合旅 游发展规划，是统筹城乡协调发展的重要着力点之，是个 富民产业，是重点建设项目之，是新农村建设 中最容易直接带动农民增收的产业。本项目的建设将大大推动的生态开发步伐，有效解决地方经济发展和生 态环境保护的和谐统问题，促进“社会主义新农 村”建设，带动周边村镇共同富裕，解决劳动就业和农村发展 问题，提高居民收入水平，优化项目所取放大电路线性范围内输出的不失真的信息。其读数原理与眼睛相似。不同的是，模数转换器可有较高的分辨力。系统模数转换器是位的，其分辨力大约为。由此可见，如果把读数限制在或幅度处，根据数字式超声波检测仪器的国家标准要求，则的动态线性范围足够了。仪器设计采用的压控放大器在带宽下的动态范围是。带宽接收通道的带宽频率特性也是个非常重要的参数，它表示的是接收通道的幅度特性，即增益与频率的关系，是指接收通道输出信号与输入信号相比，增益在幅度和相位方面随超声波频率的变化规律。具体定义的带宽为增益下或下降到．的频率范围。现在通用的超声波检测仪器大多使用的是宽带放大器，为的是使其在工作频率范围内有很好的幅度和相位特性，可以适应相应范围内不同频率探头的需要，输出高保真的波形。系护装置。．对电噪声的处理方法。主要采用的是软件迭加算法处理由转换器件配合多次采样后，进行迭加后平均处理的方法，将在后面的章节作详细介绍。．检波电路设计在许多插卡式或嵌入式的基于计算机的超声波检测仪器或者手提电脑式的超声波检测仪器中，通常采集未经检波或叫整流的超声信号，以便于以后的处理，如显示高频波形和脉冲的频谱等。但这需要庞大的数据处理能力和超大容量的存储空间，而且占用了大量的微电脑时间来进行数据处理。硬件上，它也需要高端的微处理器和超大容量的，极大地提高了仪器成本。不是很适合于便携式的检测仪器。而且，探伤人员习惯使用的是检波后的脉冲显示。回波图形显示清晰简单易懂，方便缺陷当量的识别。图．给出了不检波显示和检波显示的不同显示效果。．射屏显示即不检波显示，是超声波检测模块中接收电路接收探头反射回来的回波电压信号后，并经高频放大电路放大，然后直接送显示器显示的结果。射频信号含有检波前的大量高频信息，能比较真实地反映出超声波脉冲在介质中传播的真实情况，它可保持波形状态。在工业检测中经常用来辅助分析探测中些缺陷的反射回波和杂波的波形特征，有助于缺陷性质的识别。．视屏显示即检波显示也叫整流，是回波高频交变信号经过放大检波后，滤去高频成分，取正向包络信号所显示出的波形。检波显示信号清晰简单容易判断，在工业检测中，方便根据显示的波形来对缺陷进行判断。有利于峰值采集，方便确定缺陷当量。针对上面介绍的情况，在设计上满足了两种可选择的方式通过跳线器选择来满足检波与不检波的需要，使仪器具有更加广阔的使用范围种选择像传统模拟式超声波探伤仪器样，先检波整流，然后再模数转换，是本仪器常规采用的工作方式。而另种方式可先模数转换，然后再进行数字处理，将其检波。此种方式般检测时不用。只是针对些特别需要的时候，由人工将仪器跳转到此种工作方式下，满足些对缺陷性质缺陷特征要求高的使用场合。两种选择方式非常灵活，既能节省微电脑数字处理时间，降低硬件成本，又保证了其回波信号进行二次开处理的可能。其电路如图．所示检波电路用作为全波整流器件。芯片是个具有两路独立输入独立输出的宽频带图像放大器。对高频率噪声有极好的抑制作用，极高的输出稳定性，非线性范围小，宽频带，钳位输入范围宽士．，的低功耗，．的高输入阻抗。第八章结论与展望本课题借助脉冲反射式超声波检测的原理，融合电子技术计算机技术逻辑控制技术等，设计开发了种智能化的超声波脉冲反射检测仪器。论文详细介绍了该仪器的硬件结构和软件设计思想，以及仪器的操作方法功能实现过程。克服了许多诸如．电源不稳定超声波激励脉冲的脉宽与探头不匹配，程控放大后信号失真严重噪声干扰大和逻辑器件的端口信号影响液晶显示的状态检测等系列问题。基本实现了预定的各项基本功能。．结论全数字化的设计方案和尽量采用软件方法实现硬件功能的设计方法，大大简化了仪器的电路以及电子元气件的数量。使得仪器具有体积小重量轻结构简单的特点。软硬件均采用的模块化设计方案。这样的方案和方法，有利于各个击破，大大缩减了仪器的开发周期模拟数字信号系统的分离设计，很大程度上减少了相互之间的信号干扰，确保了仪器的稳定性和可靠性。大量采用低噪声低漂移高精度高可靠性的集成电路芯片。应用微型计算机面向控制的设计功能可编程逻辑器件强大的实时处理能力，使得仪器具有小型化数字化自动化图像化便携式，而且成本也不高等许多优点。大屏幕的液晶显示器模块结合触摸式功能键盘，以及仪器专用操作软件实现的中文菜单化的操作界面。主菜单到子菜单的树状化操作功能步骤。使得仪器具有非常简单，而且易于掌握的可视化操作界面操作方法。程控的．高频开关电源模块，分时响应仪器的待机工作状态和检测工作状态，大大节约能源。再加上仪器中所有的芯片电子元气件均尽量采用了合适的速度要求低功耗的器件。使得仪器的整体功耗低，使用时间长，特别是在室外检测使用时，能大大提高电池的使用寿命。．进步的完善当然，由于时间和本身技术水平所限，开发的仪器还存在些不足，需要进步的完善超声波检测模块中，接收通道对超声信号的放大滤波噪声抑制等功能还需进步完善和提高。受的功能所限，仪器的数据处理能力还不够，对回波数据信息还没有进步的二次开发能力。软件系统还需更加完善，软件程序应更简洁。特别是菜单界面的操作功能还要提高，要更加人性化便于检验人员操作。仪器的数据存储能力有限，只能存储定量的检测结果。参考文献金长善，超声工程，哈尔滨工业大无损检测年会论文集李喜孟，无损检测，北京机械工业出版社，尚志远主编，检测声学原理及应用，西北大学出版社，严学华司乃潮，检测技术与自动控制工程基础，北京化学工业出版社，牛晓光郝红卫，李树军聚束超声波探头的研制，河北电力试验研究所，．妒何希才，传感器及其应用电路，电子工业出版社，张占松．开关电源的原理与设计，北京电子工业出版社，康华光，电子技术基础，北京高等教育出版社，刘书明刘斌，高性能模数与数模转换器件，西安西安电子科技大学出版社高光天，模数转换器应用技术，北京科学出版社，陈岭丽冯志华，检测技术和系统，北京清华大学出版社，杨文龙，单片机原理及应用，西安西安电子科技大学出版社，冯涛王程，可编程逻辑器件开发技术入门与提高，北京人民邮电出版社，曾繁泰陈美金，程序设计，北京清华大学出版社，黄正谨徐坚等，系统设计技术入门与应用，电子工业出版社，祁欣于国良，超声波探头的设计及应用，北京传感器技术，孙长柏，频差式超声波管道流量计工业仪表与自动化装置，全国锅炉压力容器无损检测人员资格考核委员会编写，超声波探伤，劳动部锅炉压力容器安全杂志社，有几十微伏到．伏的回波信号，而且还有伏的发射脉冲高压信号，如果不能对此信号进行限幅，将损坏接收通道电路元件，并使接收通道在激励脉冲之后段时间不能正常接收缺陷回波信号，很可能造成工件近表面探伤的误判。本超声波检测仪器的接收通道采用并联限幅的保护电路，其电路如图．所示。其中二极管和分别对正向和负向大脉冲高压信号进行限幅，保护了接收通道免受瞬时的脉冲高压冲击，提高了接收通道后续电路的抗阻塞特性和检测时的反应灵敏度。．程控放大电路设计在超声波检测接收电路中，程控高频放大电路是本检测仪器能够取得完整的，而且波形不失真的超声回波信息的关键所在。主要涉及到的几个重要设计参数是增益动态范围带宽和放大噪声。设计中选择了两片压控放大芯构成程控高频放大电路，其结构原理如图所示。压控放大器芯片的控制电压由两片芯片给出。其增益量由程序控制在范围内变化，能满足常用自动化探伤的要求。增益控制电路适应不同测试对象对回波信号的强弱影响，可通过的软件实现动态自动控制增益值。选择作为放大电路的主要器件，是因为该器件具有线性分贝噪声低频带宽增益精度高增益控制灵活等特点。线性分贝，是指控制电压与放大器增益的分贝数呈线性关系，这对探伤仪软件的设计是很有利的，而且提供种系统自动校正垂直线性的手段。放大电路中，增益精度主要取决于的衰减误差。单片在范围内的衰减误差最大仅为士．，增益精度高。另外，它的最大功耗仅为。增益增益是超声波检测仪器程控放大电路设计的主要参数之。它表征放大微弱超声回波电压信号的能力，直接表现了检测仪器的综合灵敏度，所以是必须着重考虑的主要指标。超声波检测仪器的放大器不同于般放大器。超声回波电信号为微弱的电压信号，般为毫伏级，部分信号为几十微伏，经常见到的超声探伤仪器的增益数值是左右。在模拟超声探伤仪器中，超声脉冲信号最终要送到示波管垂直偏转板去显示。驱动示波管垂直偏转板到满屏的信号幅度要数十伏。超声回波信号如果低于数十微伏，要把数十微伏的信号放大到数十伏所要求的探伤仪器的。增益就是，故在传统模拟式探伤仪器中，的增益是必要的。而在放大器的输入端，各种电子噪声通常达左右。如果超声回波信号低于数十微伏，此时的信噪比将会很低。所以，小于的信号通常已没有任何实际意义。程控放大电路也就没有必要考虑小于的信号进行任何增益放大。而在数字化探伤仪器中，放大器的输出信号要送给模数转换器。现代模数转换器需要的输入电压只要．甚至更小。因此，从数十微伏放大到．，数字式超声波检测仪器的放大接收电路必须要有足够的增益约左右的增益也就足够了。本课题设计是的增益可调范围，将回波电压信号放大到合