管道缺陷超聲內(nèi)檢測傳感器陣列電路設(shè)計.pdf

1、油氣管道在運(yùn)行過程中不可避免的會產(chǎn)生各種缺陷，并且隨著時間的推移，這些缺陷會進(jìn)一步擴(kuò)展，一旦發(fā)生事故，將會給國民經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境造成難以補(bǔ)救的損失。超聲內(nèi)檢測技術(shù)是管道缺陷的主要檢測方法之一,該方法利用置于管道內(nèi)部的超聲傳感器陣列實現(xiàn)對管道的缺陷檢測。
　　在利用該方法對管道進(jìn)行缺陷檢測時，考慮到超聲波的傳播特性和對缺陷的檢出率要求，需要針對不同的管徑設(shè)計不同的傳感器陣列。傳感器陣列結(jié)構(gòu)確定后，設(shè)計專用的超聲波陣列收發(fā)電路是管道缺陷

2、內(nèi)檢測技術(shù)實施的前提和基礎(chǔ)。目前管道用超聲陣列收發(fā)電路存在激勵電壓低，易受噪聲和管道表面工況干擾的不足，影響對缺陷檢測。
　　論文以外徑為219mm，壁厚為14mm的管道為檢測對象，設(shè)計了64通道超聲傳感器陣列，并以8通道為單元，設(shè)計了超聲收發(fā)電路，用于陣列傳感器的超聲信號發(fā)射、接收與前期預(yù)處理。電路采用單片機(jī)作為控制器，輸出時序和頻率可調(diào)的控制信號，控制發(fā)射電路產(chǎn)生高壓尖脈沖，實現(xiàn)傳感器陣列0~500V電壓可調(diào)的脈沖激發(fā)。接收電

3、路采用數(shù)字控制模擬多路復(fù)用器，實現(xiàn)8通道傳感器共用1路接收和前期處理電路的功能。該電路系統(tǒng)已經(jīng)完成組裝與測試，實驗結(jié)果表明，所設(shè)計的陣列電路發(fā)射能量高，對小缺陷能有效的檢出，陣列的收發(fā)時序和頻率均可通過軟件編程調(diào)節(jié)，可滿足不同的檢測需求。只要將陣列單元電路組合，就可實現(xiàn)64通道傳感器的激發(fā)和接收。
　　論文具體研究內(nèi)容如下：
　　(1)分析了國內(nèi)外管道缺陷超聲檢測技術(shù)和超聲收發(fā)電路發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了超聲缺陷內(nèi)檢測的原理和方法，

4、根據(jù)檢測要求和檢測環(huán)境特點(diǎn)，確定了傳感器陣列技術(shù)參數(shù)、布設(shè)方案和發(fā)射時序。
　　(2)確定了超聲傳感器陣列電路的總體方案，并設(shè)計了子模塊電路，主要包括多通道驅(qū)動控制電路、傳感器陣列激發(fā)電路、回波接收電路以及電源電路，并且在分析電路干擾源的基礎(chǔ)上，采取了抗干擾措施，最后對單元電路進(jìn)行了組合設(shè)計。
　　(3)完成了陣列電路的PCB板設(shè)計與制作，焊接了超聲傳感器陣列電路板，設(shè)計了單元電路和組合電路的超聲波收發(fā)控制程序。