CN105675324B - 利用超声波检测逆变焊机性能的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用超声波检测逆变焊机性能的装置，包括超声波探头、模拟信号放大模块、模数转换及频率扫描模块、频率变换及信号处理模块、显示及数模输出模块和频域幅值比较模块。本发明与常规在线检测相比，采用离线方式，无需与被检测设备连接，与被检测设备没有任何电气联系，快速高效无干扰；本发明通过声波媒介对信号检测，把细微的难以比较的波形变化转变为声响强度信号的变化量，便于比较，便于发现细微的区别，大大提高的检测的灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及逆变焊机性能检测领域，特别是涉及利用超声波检测逆变焊机性能的装置。
背景技术
逆变焊机一般采用不小于20khz的频率实现逆变过程。但经常由于驱动电路的原因造成驱动的正负半波对称性不好。这种不对称性问题易于导致IGBT的疲劳损坏。不对称性缺陷有时用示波器也难于发现，以致于带着潜在问题的产品出厂。现有技术采用在线检测的方式对逆变焊机性能进行检测，需要连接被检测产品，需要对被测试产品的多个信号采样检测，因此现有技术中的检测装置往往体积大、成本高、灵敏度差；并且由于现有的检测技术方式，对细微的差距用通用仪器人为的观察是难于发现的。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种成本低、灵敏度高的利用超声波检测逆变焊机性能的装置。
技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的利用超声波检测逆变焊机性能的装置，包括超声波探头、模拟信号放大模块、模数转换及频率扫描模块、频率变换及信号处理模块、显示及数模输出模块和频域幅值比较模块；超声波探头对加有额定载荷的焊机电源的声响进行信号采集，采集的信号送至模拟信号放大模块进行信号放大，再将放大后的信号送至模数转换及频率扫描模块进行模数转换和频率扫描，之后将模数转换和频率扫描后的信号送至频域变换及信号处理模块进行频域变换和信号处理，然后将频域变换和信号处理后的信号送至显示及数模输出模块进行显示和数模转换并输出，同时将频域变换和信号处理后的信号送至频域幅值比较模块与设定的频率的幅值强度进行对比，如果超出幅值强度预设的范围则输出警告信号，此外，设定的频率的幅值强度和最大幅值强度所对应的频段均通过显示及数模输出模块进行显示和输出。
进一步，所述模拟信号放大模块包括运算放大器U1A，运算放大器U1A的同相输入端连接电阻R1的一端，运算放大器U1A的反相输入端连接滑动变阻器W1的输入端，滑动变阻器W1的输入端还与滑片端一起连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接运算放大器U1A的输出端，电阻R3的另一端还连接电阻R5的一端，电容C1并联在电阻R3的两端，滑动变阻器W1的滑片端还连接电容C9的一端，电容C9的另一端连接滑动变阻器W1的输出端，滑动变阻器的输出端连接运算放大器U1B的同相输入端，运算放大器U1B的反相输入端连接电阻R2的一端，滑动变阻器W1的输出端还连接电阻R4的一端和电容C2的一端，电阻R4的另一端和电容C2的另一端均连接电阻R6的一端，电阻R6的一端还连接运算放大器U1B的输出端，电阻R6的另一端连接运算放大器U2A的反相输入端，电阻R5的另一端连接运算放大器U2A的同相输入端，运算放大器U2A的输出端连接电容C3的一端和电阻R7的一端，电容C3的另一端和电阻R7的另一端均连接运算放大器U2A的反相输入端，运算放大器U2A的输出端还连接电阻R8的一端，电阻R8的一端还连接二极管D1的负极，二极管D1的正极接地，电阻R8的另一端作为模拟信号放大模块的输出端，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端均作为模拟信号放大模块的输入端。
进一步，所述运算放大器U1A、运算放大器U1B和运算放大器U2A均采用型号为AD8066的运算放大器。
进一步，所述模数转换及频率扫描模块采用DSP芯片进行模数转换和数字选频扫描，并把扫描信号实时传给频率变换及信号处理模块。
进一步，所述DSP芯片的型号为TMS320F28335。
进一步，所述频率变换及信号处理模块采用FPGA进行实时信号处理，包括对模数转换后的信号进行数字滤波和傅里叶变换，以及时频转换按照模数转换及频率扫描模块中的选频扫描信号指令输出的相应信号。
进一步，所述FPGA的型号为EP2C8。
进一步，所述显示及数模输出模块包括型号为TLV5616的数模转换器。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1)本发明与常规在线检测相比，采用离线方式，无需与被检测设备连接，与被检测设备没有任何电气联系，快速高效无干扰；
2)本发明通过声波媒介对信号检测，把细微的难以比较的波形变化转变为声响强度信号的变化量，便于比较，便于发现细微的区别，大大提高的检测的灵敏度。
附图说明
图1为本发明的装置的内部组成图；
图2为本发明的模数转换及频率扫描模块和频率变换及信号处理模块之间的配合关系图；
图3为本发明的模拟信号放大模块的电路图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的介绍。
本发明公开了一种利用超声波检测逆变焊机性能的装置，如图1所示，包括超声波探头、模拟信号放大模块、模数转换及频率扫描模块、频率变换及信号处理模块、显示及数模输出模块和频域幅值比较模块；超声波探头对加有额定载荷的焊机电源的声响进行信号采集，采集的信号送至模拟信号放大模块进行信号放大，再将放大后的信号送至模数转换及频率扫描模块进行模数转换和频率扫描，之后将模数转换和频率扫描后的信号送至频域变换及信号处理模块进行频域变换和信号处理，然后将频域变换和信号处理后的信号送至显示及数模输出模块进行显示和数模转换并输出，同时将频域变换和信号处理后的信号送至频域幅值比较模块与设定的频率的幅值强度进行对比，如果超出幅值强度预设的范围则输出警告信号，此外，设定的频率的幅值强度和最大幅值强度所对应的频段均通过显示及数模输出模块进行显示和输出。
模拟信号放大模块如图3所示，包括运算放大器U1A，运算放大器U1A的同相输入端连接电阻R1的一端，运算放大器U1A的反相输入端连接滑动变阻器W1的输入端，滑动变阻器W1的输入端还与滑片端一起连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接运算放大器U1A的输出端，电阻R3的另一端还连接电阻R5的一端，电容C1并联在电阻R3的两端，滑动变阻器W1的滑片端还连接电容C9的一端，电容C9的另一端连接滑动变阻器W1的输出端，滑动变阻器的输出端连接运算放大器U1B的同相输入端，运算放大器U1B的反相输入端连接电阻R2的一端，滑动变阻器W1的输出端还连接电阻R4的一端和电容C2的一端，电阻R4的另一端和电容C2的另一端均连接电阻R6的一端，电阻R6的一端还连接运算放大器U1B的输出端，电阻R6的另一端连接运算放大器U2A的反相输入端，电阻R5的另一端连接运算放大器U2A的同相输入端，运算放大器U2A的输出端连接电容C3的一端和电阻R7的一端，电容C3的另一端和电阻R7的另一端均连接运算放大器U2A的反相输入端，运算放大器U2A的输出端还连接电阻R8的一端，电阻R8的一端还连接二极管D1的负极，二极管D1的正极接地，电阻R8的另一端作为模拟信号放大模块的输出端，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端均作为模拟信号放大模块的输入端。此外，运算放大器U1A的正电源输入端连接电容C4的一端，电容C4的另一端接地；运算放大器U1A的负电源输入端连接电容C5的一端，电容C5的另一端接地；运算放大器U2A的正电源输入端连接电容C6的一端，电容C6的另一端接地；运算放大器U2A的负电源输入端连接电容C7的一端，电容C7的另一端接地。
图3中，各个参数的值为：R1＝R2＝100KΩ，R3＝R4＝1MΩ，R5＝R6＝10KΩ，R7＝510KΩ，R8＝100Ω，C1＝C2＝C3＝3pF，C4＝C5＝C6＝C7＝10nF，C9＝10pF。运算放大器U1A、运算放大器U1B和运算放大器U2A均采用型号为AD8066的运算放大器。
模数转换及频率扫描模块采用DSP芯片进行模数转换和数字选频扫描，并把扫描信号实时传给频率变换及信号处理模块。DSP芯片的型号为TMS320F28335。频率变换及信号处理模块采用FPGA进行实时信号处理，包括对模数转换后的信号进行数字滤波和傅里叶变换，以及时频转换按照模数转换及频率扫描模块中的选频扫描信号指令输出的相应信号。FPGA的型号为EP2C8。图2给出了模数转换及频率扫描模块和频率变换及信号处理模块之间的配合关系。
显示及数模输出模块包括型号为TLV5616的数模转换器。
Claims (7)
1.利用超声波检测逆变焊机性能的装置，其特征在于：包括超声波探头、模拟信号放大模块、模数转换及频率扫描模块、频率变换及信号处理模块、显示及数模输出模块和频域幅值比较模块；超声波探头对加有额定载荷的焊接电源的声响进行信号采集，采集的信号送至模拟信号放大模块进行信号放大，再将放大后的信号送至模数转换及频率扫描模块进行模数转换和频率扫描，之后将模数转换和频率扫描后的信号送至频域变换及信号处理模块进行频域变换和信号处理，然后将频域变换和信号处理后的信号送至显示及数模输出模块进行显示和数模转换并输出，同时将频域变换和信号处理后的信号送至频域幅值比较模块与设定的频率的幅值强度进行对比，如果超出幅值强度预设的范围则输出警告信号，此外，设定的频率的幅值强度和最大幅值强度所对应的频段均通过显示及数模输出模块进行显示和输出；所述模拟信号放大模块包括运算放大器U1A，运算放大器U1A的同相输入端连接电阻R1的一端，运算放大器U1A的反相输入端连接滑动变阻器W1的输入端，滑动变阻器W1的输入端还与滑片端一起连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接运算放大器U1A的输出端，电阻R3的另一端还连接电阻R5的一端，电容C1并联在电阻R3的两端，滑动变阻器W1的滑片端还连接电容C9的一端，电容C9的另一端连接滑动变阻器W1的输出端，滑动变阻器的输出端连接运算放大器U1B的同相输入端，运算放大器U1B的反相输入端连接电阻R2的一端，滑动变阻器W1的输出端还连接电阻R4的一端和电容C2的一端，电阻R4的另一端和电容C2的另一端均连接电阻R6的一端，电阻R6的一端还连接运算放大器U1B的输出端，电阻R6的另一端连接运算放大器U2A的反相输入端，电阻R5的另一端连接运算放大器U2A的同相输入端，运算放大器U2A的输出端连接电容C3的一端和电阻R7的一端，电容C3的另一端和电阻R7的另一端均连接运算放大器U2A的反相输入端，运算放大器U2A的输出端还连接电阻R8的一端，电阻R8的一端还连接二极管D1的负极，二极管D1的正极接地，电阻R8的另一端作为模拟信号放大模块的输出端，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端均作为模拟信号放大模块的输入端。
2.根据权利要求1所述的利用超声波检测逆变焊机性能的装置，其特征在于：所述运算放大器U1A、运算放大器U1B和运算放大器U2A均采用型号为AD8066的运算放大器。
3.根据权利要求1所述的利用超声波检测逆变焊机性能的装置，其特征在于：所述模数转换及频率扫描模块采用DSP芯片进行模数转换和数字选频扫描，并把扫描信号实时传给频率变换及信号处理模块。
4.根据权利要求3所述的利用超声波检测逆变焊机性能的装置，其特征在于：所述DSP芯片的型号为TMS320F28335。
5.根据权利要求1所述的利用超声波检测逆变焊机性能的装置，其特征在于：所述频率变换及信号处理模块采用FPGA进行实时信号处理，包括对模数转换后的信号进行数字滤波和傅里叶变换，以及时频转换按照模数转换及频率扫描模块中的选频扫描信号指令输出的相应信号。
6.根据权利要求5所述的利用超声波检测逆变焊机性能的装置，其特征在于：所述FPGA的型号为EP2C8。
7.根据权利要求1所述的利用超声波检测逆变焊机性能的装置，其特征在于：所述显示及数模输出模块包括型号为TLV5616的数模转换器。
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