CN104483394A - 一种基于声发射时间反转的恒力装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于声发射时间反转的恒力装置，包括检测装置和自动调节装置；所述的检测装置包括水平仪、固定支架、丝杠、电磁铁、弹簧、金属块、无线力传感器和底座；所述的丝杠垂直固定在底座上，固定吊杆通过螺栓连接到丝杠上，并且通过旋转螺栓可以调节固定吊杆的高度，所述的固定吊杆为T型结构，包括一根横梁和一根垂直杆，所述的固定吊杆的横梁上设置有水平仪，所述的电磁铁为一个长方体结构，固定设置在固定吊杆的垂直杆的底部，所述的电磁铁的底部通过弹簧固定连接一个金属块，金属块底端设有一个无线力传感器。本发明为恒力大小可调的装置，结构简单，成本低,制造方便,操作简单。

Description

一种基于声发射时间反转的恒力装置

技术领域

本发明属于无损检测领域，具体涉及一种基于声发射时间反转的恒力装置。

背景技术

声发射检测技术属于无损检测的范畴，可以利用声发射技术进行结构健康监测。源定位技术是声发射技术研究的核心问题之一，其定位的准确程度反映声发射源检测位置与真实位置的符合程度。常见的声发射源定位方法有区域定位和时差定位。区域定位的局限性在于只能实现粗略的定位，不够精准；时差定位相对较精准，但需要复杂的算法运算，且易丢失大量的低幅度信号，定位精度又受到波速、衰减、波形、构件形状等许多易变量的影响。特别是在复合材料中，由于材料的各向异性，声波在不同方向上传播的速度不相同，无法进行准确定位。

源定位技术是声发射技术研究的核心问题之一，其定位的准确程度反映声源检测位置与真实位置的符合程度。目前的声发射仪器进行定位仍普遍采用传统的第一次门槛跨越技术时差定位方法，该方法技术比较成熟，但需要预先给定声速或实测声速。复合材料本身的不均匀性、各向异性等特点导致声速传播的不确定性，使得复合材料损伤源定位存在着一定的难题。

声学中的时间反转处理引申于光学中相位共轭法，在线性声学和环境特性保持不变的情况下，根据声场互易性和波动方程适用性，可以将接受到的信号通过先到后发，后到先发的顺序再次发射，在被动目标信号处理中，可以将回波信号通过时反发射则信号会在目标处聚焦，从而加强目标回波幅度，实现定位。运用声发射时间反转法对复合材料损伤进行源定位，可以在不需要传播介质的声速、尺寸及表面状态等先验知识的前提下，实现声发射源的精准定位。

声发射时间反转源定位需要人为的产生一个冲击信号源作为声发射源信号，并且在同一区域产生的冲击信号源具有可重复性，以充分保证声发射时间反转源定位的精确性。因此，有必要设计一种可调恒力装置，能产生恒定大小的力，在同一区域触发可重复性的冲击信号源，作为声发射时间反转源定位研究的输入信号。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种基于声发射时间反转的恒力装置。

本发明一种基于声发射时间反转的恒力装置，包括检测装置和自动调节装置；

所述的检测装置包括水平仪、固定支架、丝杠、电磁铁、弹簧、金属块、无线力传感器和底座；所述的丝杠垂直固定在底座上，固定吊杆通过螺栓连接到丝杠上，并且通过旋转螺栓可以调节固定吊杆的高度，所述的固定吊杆为T型结构，包括一根横梁和一根垂直杆，所述的固定吊杆的横梁上设置有水平仪，所述的电磁铁为一个长方体结构，固定设置在固定吊杆的垂直杆的底部，所述的电磁铁的底部通过弹簧固定连接一个金属块，金属块底端设有一个无线力传感器。

所述的自动调节装置，包括按键输入装置、MCU单片机、A/D模块、D/A模块、放大电路和液晶显示屏；

所述的MCU单片机的信号接收端口通过A/D模块与无线力传感器的信号输出端口连接，MCU单片机的控制信号输出端口通过D/A模块以及放大电路与电磁铁连接，MCU单片机的显示信号输出端口与液晶显示屏连接，按键输入装置的信号输出端口与MCU单片机的按键信号输入端口连接。

本发明的有益效果在于：能够通过按键精确设定初始值,并且在液晶显示器上直观显示,并且数值精确；本发明为恒力大小可调的装置，结构简单，成本低,制造方便,操作简单。

附图说明

图1是恒力装置系统整体结构示意图；

图2是恒力装置系统自动调节装置部分的原理图；

图3是恒力装置系统工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述：

如图1所示，一种新型的恒力装置系统，包括检测装置和自动调节装置，

所述的检测装置包括水平仪1、固定支架2、丝杠3、电磁铁4、弹簧5、金属块6、无线力传感器7和底座9；所述的丝杠3垂直固定在底座9上，固定吊杆2通过螺栓连接到丝杠3上，并且通过旋转螺栓可以调节固定吊杆2的高度，所述的固定吊杆为T型结构，包括一根横梁和一根垂直杆，所述的固定吊杆2的横梁上设置有水平仪1，所述的电磁铁4为一个长方体结构，固定设置在固定吊杆2的垂直杆的底部，所述的电磁铁4的底部通过弹簧5固定连接一个金属块6，金属块6底端设有一个无线力传感器7。

如图2所示，所述的自动调节装置，包括按键输入装置、MCU单片机、A/D模块、D/A模块、放大电路和液晶显示屏；

所述的MCU单片机的信号接收端口通过A/D模块与无线力传感器的信号输出端口连接，MCU单片机的控制信号输出端口通过D/A模块以及放大电路与电磁铁连接，MCU单片机的显示信号输出端口与液晶显示屏连接，按键输入装置的信号输出端口与MCU单片机的按键信号输入端口连接。

如图3所示，本发明的工作流程如下：

1待水平仪测定整个装置系统处于水平状态和固定吊杆通过螺栓在丝杠上调整到适当位置并固定好之后，将复合材料构件8设置在底座9上，并位于无线力传感器7下方；

2在按键输入装置上设定初始值；

3给定MCU单片机输出一个任意的信号，通过D/A模块和放大电路至电磁铁装置，使得电磁铁通电产生一定的磁力，进一步使弹簧压缩具有一定的弹性势能，

4中断MCU单片机的输出信号，电磁铁失电，磁力消失，弹簧向下伸长，释放弹性势能，使得无线力传感器与被测复合材料构件相撞击，无线力传感器获得一定的冲击力，并将冲击力的信号通过A/D模块输入至MCU单片机中，

5在于单片机相连的液晶显示屏上显示设定的初始值和无线力传感器的反馈值，通过自反馈控制使得无线力传感器的反馈值在偏差允许范围内达到与初始值基本一致的要求，即完成恒力输出，并且恒力可控。

本说明书实施例所述内容仅仅是对发明构思所实现形式的部分列举，本发明的保护范围不应当仅局限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围及本领域技术人员根据本发明的技术构思所能想到的等同技术手段。

Claims (1)

1. 一种基于声发射时间反转的恒力装置，包括检测装置和自动调节装置；

所述的检测装置包括水平仪、固定支架、丝杠、电磁铁、弹簧、金属块、无线力传感器和底座；

所述的丝杠垂直固定在底座上，固定吊杆通过螺栓连接到丝杠上，并且通过旋转螺栓可以调节固定吊杆的高度，所述的固定吊杆为T型结构，包括一根横梁和一根垂直杆，所述的固定吊杆的横梁上设置有水平仪，所述的电磁铁为一个长方体结构，固定设置在固定吊杆的垂直杆的底部，所述的电磁铁的底部通过弹簧固定连接一个金属块，金属块底端设有一个无线力传感器；

所述的自动调节装置，包括按键输入装置、MCU单片机、A/D模块、D/A模块、放大电路和液晶显示屏；

所述的MCU单片机的信号接收端口通过A/D模块与无线力传感器的信号输出端口连接，MCU单片机的控制信号输出端口通过D/A模块以及放大电路与电磁铁连接，MCU单片机的显示信号输出端口与液晶显示屏连接，按键输入装置的信号输出端口与MCU单片机的按键信号输入端口连接。