CN208689013U - 一种超声波探伤检测电路及无线探伤检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超声波探伤检测电路及无线探伤检测装置，包括探头、控制器、发射电路、接收电路，所述探头包括发射晶片及接收晶片，所述控制器通过发射电路与所述发射晶片连接，所述控制器通过接收电路与接收晶片连接，所述发射电路包括时基芯片、变压器和可调电阻，所述时基芯片的CVolt端连接控制器的Tri Pulse端，所述控制器控制所述发射电路发出脉冲波，所述接收电路为AD转换模块，所述AD转换模块的Ain端连接接收晶片，同时所述AD转换模块的信号输出端D0~7端分别连接控制器的ADD0~7端。所述超声波探伤检测电路输出电压可调，能够适用于多种探头，实现对不同的车轴、车轮在不同探伤工艺下进行检测。

Description

一种超声波探伤检测电路及无线探伤检测装置

技术领域

本实用新型涉及超声波检测与分析领域，具体涉及机车车轴、车轮超声波检测及分析缺陷领域。

背景技术

随着中国铁路行业的迅猛发展，铁路总里程不断提升，在役车辆总数也不断扩充，需要采取有效手段检测机车车轴、车轮的运行状况，保障车辆安全运行，避免车辆脱线、倾覆等引发的重大人身、财产损失。超声波检测是机务最常用的无损检测方法之一，可有效检出车轴、车轮中的裂缝、气孔、夹杂、裂纹等各类缺陷。目前机务超声波探伤是使用数字式超声波探伤仪和超声波探头，而机务车型状况复杂，各车型使用的车轴和车轮不一致，所适用的检测电路也不一样，现有的超声波探伤检测电路的适用的局限性较大，因为现有技术中的探伤检测电路输出的电压信号不可调，无法适用于多种探头。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中探伤检测电路输出的电压信号不可调，无法适用于多种探头的问题，提出一种超声波探伤检测电路，该电路输出电压可调，能够适用于多种探头，实现对不同的车轴、车轮在不同探伤工艺下进行检测。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种超声波探伤检测电路，包括：

探头，包括发射晶片及接收晶片；

控制器，所述控制器通过发射电路与所述发射晶片连接，所述控制器通过接收电路与接收晶片连接；

发射电路，所述发射电路包括时基芯片、变压器和可调电阻，所述时基芯片的CVolt端连接控制器的Tri Pulse端，所述变压器T的a脚与时基芯片的VCC端相连，所述变压器T的b脚与时基芯片的Q端相连，所述变压器T的c脚输出信号给所述发射晶片；时基芯片的DIS端连接可调电阻WP1的第一脚，可调电阻WP1的第二脚连接可调电阻WP1的第三脚，可调电阻WP1的第三脚连接时基芯片的R端及VCC端，所述控制器控制所述发射电路发出脉冲波；

接收电路，所述接收电路为AD转换模块，所述AD转换模块的Ain端连接接收晶片，所述AD转换模块用于将接收晶片的模拟信号转换为数字信号，转换后的数字信号传输给控制器。

进一步地，所述时基芯片型号为NE555，所述变压器T将所述时基芯片的输出电压放大后输出给发射晶片。

进一步地，所述发射电路还包括电感LP1、电容CP1和电容CP2，所述电感LP1的一端连接二极管DP1的阴极，所述电感LP1的另一端连接所述发射晶片，所述电容CP2的正极连接二极管DP1的阴极，所述电容CP2的负极接地，所述电容CP1的正极连接所述发射晶片，所述电容CP1的负极接地。

进一步地，所述AD转换模块包括AD转换芯片，所述芯片型号为AD9283，所述接收晶片经电阻RAD1与所述AD转换芯片Ain端相连，所述AD转换芯片用于转换超声波探头的模拟信号为数字信号，同时所述AD转换芯片的信号输出端D0~7端分别连接控制器的ADD0~7端。

为了实现无线传输探伤检测信息的功能，本实用新型还提供一种无线探伤检测装置，包括上述的超声波探伤检测电路，还包括处理器和无线传输电路，控制器连接处理器，所述无线传输电路包括WIFI收发器CN1，所述WIFI收发器CN1的D-端、D+端分别通过电阻R16和R17连接处理器信号线HOST1_D-、信号线HOST1_D+，所述WIFI收发器CN1的VCC端通过保险丝接电源，所述WIFI收发器CN1的D-端、D+端分别通过电阻R21和电阻R22接地，所述电阻R21和R22为下拉电阻，所述WIFI收发器CN1的GND端接地，所述WIFI收发器CN1的两个SHELL端经过电阻R20接地。

进一步地，所述无线探伤检测装置还包括上位机，所述处理器通过无线传输电路与所述上位机通信。

进一步地，所述上位机包括CPU、网络模块、信号存储模块和显示器，所述网络模块、信号存储模块、显示器分别与CPU连接，所述网络模块配置有用于连接无线收发器的USB接口，所述无线收发器与所述WIFI收发器CN1进行无线通信。

进一步地，所述WIFI收发器CN1的芯片型号为RTL8188CUS。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型的发射电路包括时基芯片、变压器和可调电阻，其中，变压器T的c脚输出信号给所述发射晶片，变压器T可以增大输出的脉冲信号，从而扩大探伤检测电路的检测范围，解决现有技术中探伤检测电路适应性差的问题，能实现对不同的车轴、车轮在不同探伤工艺下进行检测；

2、本实用新型的发射电路包括可调电阻WP1，可调电阻WP1可以调制控制器发出的脉冲信号的波形，实现输出电压和阻尼大小可调，能满足不同型号超声波探头的激励要求；

3、本实用新型的电感LP1、电容CP1和电容CP2用于滤波，保证输出信号的稳定性和精确度；

4、本实用新型采用无线传输电路进行信号传输，取代了上位机与检测设备之间的有线连接，更加有利于探伤操作。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种超声波探伤检测电路的原理框图；

图2为本实用新型实施例的发射电路的电路结构图；

图3为本实用新型实施例的接收电路的电路结构图；

图4为本实用新型实施例的控制器端口连接图；

图5为本实用新型实施例的无线探伤检测装置的原理框图；

图6为本实用新型实施例的无线传输电路的电路结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图描述本实用新型实施例的一种超声波探伤检测电路。

如图1示出了本实用新型实施例的一种超声波探伤检测电路的原理框图，该超声波探伤检测电路包括探头、发射电路、接收电路、控制器。本实施例中的探头包括发射晶片和接收晶片，控制器的信号发射端通过发射电路与所述发射晶片连接，控制器的信号接收端通过接收电路与接收晶片连接，本实施例中的发射晶片和接收晶片可以根据第“CN95230297.7”号、名称为“轨道探伤仪用探头”的实用新型专利进行制作，当然也可以采用其他常规的发射晶片和接收晶片，对此不作限制。

如图2，作为本实用新型发射电路的一个具体实施例，发射电路包括时基芯片、电感LP2、电源、可调电阻WP1和变压器T、电感LP1，具体连接方式如下：

本实用新型时基芯片采用的型号为NE555，时基芯片的R端及VCC端经电感LP2连接电源，该电源为时基芯片提供直流工作电压，该直流工作电压为12V，时基芯片的DIS端连接可调电阻WP1的第一脚，可调电阻WP1的第二脚连接可调电阻WP1的第三脚，可调电阻WP1的第三脚连接时基芯片的R端及VCC端，该可调电阻WP1使输出电压和阻尼大小可调。

变压器T的a脚连接时基芯片的VCC端，变压器T的b脚经电阻RP2连接时基芯片的Q端，变压器T的c脚经电感LP1连接探头的发射晶片，变压器T的d脚接地，该变压器T将时基芯片输出的脉冲电压信号放大后输出给发射晶片，从而扩大探伤检测电路的检测范围。

时基芯片的CVolt端连接控制器的Tri Pulse端，接收控制器输出的控制信号，从而控制器可以控制时基芯片的Q端发射出脉冲波，该控制器控制脉冲波的频次。

为使变压器T稳定的工作，该发射电路还包括二极管DP2、二极管DP1，二极管DP2并联在变压器T原边的两端，二极管DP2的阴极连接变压器T的a脚，二极管DP2的阳极连接变压器T的b脚，保证变压器T的a脚为高电平，二极管DP1的阳极连接变压器T的c脚，二极管DP1的阴极连接电感LP1的一端，保护变压器T不受反向电流的干扰。

为使发射电路输出信号更稳定，该发射电路还包括电容CP2及电容CP1，电容CP2的正极连接二极管DP1的阴极，电容CP2的负极接地，电容CP1的正极连接发射晶片，电容CP1的负极接地，电容CP1及电容CP2对输出信号进行滤波。

为了配合时基芯片发射脉冲波，该发射电路还包括二极DP3、电阻RP1、电容CP3，时基芯片的DIS端连接二极管DP3的阳极，二极管DP3的阴极连接时基芯片的THR端，二极管DP3的两端并联电阻RP1，时基芯片的THR端连接时基芯片的TRIG端，时基芯片的TRIG端连接电容CP3的正极，电容CP3的负极及时基芯片的GND接地。

如图3，作为本实用新型的接收电路的一个具体实施例，接收电路包括AD转换芯片、电感LAD、电源，该AD转换芯片型号为AD9283，AD转换芯片的两个Vd端及VDD端经电感LAD连接电源，该电感LAD的型号为lN4148，该电源为AD转换芯片提供直流工作电压，该直流工作电压为3.3V。

AD转换芯片的Ain端经电阻RAD1连接探头的接收晶片，以便接收超声回波信号。

为了使输入的超声回波模拟信号转换为数字信号，AD转换芯片的输出信号端D0~7端分别连接控制器的输入端ADD0~7端，超声回波经接收电路后转换为8位数字信号传输给控制器，接收电路采样迅速，能够确保超声回波信号采集稳定不失真。

为了使电源信号更稳定，接收电路还包括电容CAD1，AD转换芯片的两个Vd端及VDD端连接电容CAD1的正极，电容CAD1的负极接地。

为了使输入信号更稳定，接收电路还包括电容CAD2，AD转换芯片的Ain端连接电容CAD2的正极，电容CAD2的负极接地，对输入信号进行滤波。

为配合AD转换芯片将超声回波信号进行模数转换，接收电路还包括电阻RAD2、电容CAD3、电阻RAD4、电容CAD4、电阻RAD3，AD转换芯片的Āin端经电阻RAD2连接电容CAD3的正极，电容CAD3的负极接地，AD转换芯片的ENCODE经电阻RAD4连接控制器的ADCLK 端，AD转换芯片的VREFOUT端连接电容CAD4的正极，电容CAD4的负极接地，AD转换芯片的两个Vd端及VDD端连接电阻RAD3的一端，电阻RAD3的另一端连接AD转换芯片的VREFIN端，AD转换芯片的3个GND端接地。

如图4，作为本实用新型的控制器的一个具体实施例，控制器型号为LFXP3C，控制器 Tri Pulse端连接发射电路的CVolt端，控制发射电路产生脉冲信号，控制器的ADD0~7端分别与AD转换芯片的输出信号端D0~7端相连，用于接收接收电路输出的数字信号。

控制器的ADPWOFF端连接接收电路的PWREWN，控制器的ADCLK端连接收电路ENCODE端，用于同步和控制接收电路。

为了解决现有技术中超声波设备与上位机设备之间的有线连接不便于探伤操作的问题，如图5，本实施例提供一种无线探伤检测装置，该无线探伤检测装置包括上述的探伤检测电路，同时还包括处理器、无线传输电路、上位机，控制器连接处理器，控制器将超声回波信号传输给处理器，控制器和处理器协同工作，可提升系统整体的运行效率，降低响应时间，处理器通过无线传输电路连接上位机，将超声回波信号显示出来。

如图6，作为本实用新型的无线传输电路的一个具体实施例，无线传输电路包括WIFI收发器CN1、保险丝F1、电源、电阻R16、电阻R17。

WIFI收发器CN1的VCC端经保险丝F1连接电源，该电源为WIFI收发器CN1提供直流工作电压，该直流工作电压为5V，该保险丝F1可以防止WiFi收发器损坏对整个电路造成影响。

WIFI收发器CN1的D-端经电阻R16连接处理器信号线HOST1_D-，WIFI收发器CN1的D+端经电阻R17连接处理器信号线HOST1_D+，WIFI收发器CN1接收处理器传输的超声回波信号。

为配合WIFI收发器工作，该无线传输电路还包括电阻R20、电阻R21、电阻R22，WIFI收发器CN1的D-端经电阻R21接地，WIFI收发器CN1的D+端经电阻R22接地，WIFI收发器CN1的两个SHELL端经电阻R20接地，WIFI收发器CN1的GND接地。

无线传输电路采用WIFI收发器进行网络传输，该WIFI收发器的芯片型号为RTL8188CUS，体积小、功耗低。无线传输电路结构简单，运行稳定，安全性好。

作为替换方案，本实用新型无线传输电路还可以采用蓝牙模块或4G模块，蓝牙模块或4G模块作为无线传输电路是本领域技术人员容易想到的，对此不作限制。

作为本实用新型上位机的一个具体实施例，上位机包括CPU、网络模块、信号存储模块和显示器。网络模块、信号存储模块、显示器分别与CPU连接，网络模块配置有用于连接无线收发器的USB接口，无线收发器与WIFI收发器CN1进行无线通信，网络模块接收无线传输电路传输的超声波信号，并将信号传输给CPU，CPU控制收到的信号在显示器上显示。

本实用新型具体的工作原理如下：

控制器控制发射电路发射脉冲信号，发射电路连接发射晶片，发射晶片受脉冲激发产生超声波，探头进入被测物体检测时，超声波接触被测物后反射回来一部分超声波，将反射回来的超声波配置为超声回波，接收晶片接收该超声回波，接收晶片连接接收电路，超声回波由接收电路放大并转换为数字信号，接收电路和控制器相连，转换为数字信号的超声回波被送入控制器缓冲区，随后传输给处理器的信号缓冲区，处理器通过无线传输电路与上位机通信，最终在上位机上显示探伤信息。

综上所述，本实用新型提供的一种超声波探伤检测电路及无线探伤检测装置，能够解决现有技术中的探伤检测电路输出的电压信号不可调且输出电压强度不大的问题，能够适用于多种探头，且能够适应较大型号的车轴或车轮检测，并且能够实现无线传输探伤信息。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种超声波探伤检测电路，其特征在于，包括：

探头，包括发射晶片及接收晶片；

控制器，所述控制器通过发射电路与所述发射晶片连接，所述控制通过接收电路与接收晶片连接；

发射电路，所述发射电路包括时基芯片、变压器和可调电阻，所述时基芯片的CVolt端连接控制器的Tri Pulse端，所述变压器T的a脚与时基芯片的VCC端相连，所述变压器T的b脚与时基芯片的Q端相连，所述变压器T的c脚输出信号给所述发射晶片；时基芯片的DIS端连接可调电阻WP1的第一脚，可调电阻WP1的第二脚连接可调电阻WP1的第三脚，可调电阻WP1的第三脚连接时基芯片的R端及VCC端，所述控制器控制所述发射电路发出脉冲波；

接收电路，所述接收电路为AD转换模块，所述AD转换模块的Ain端连接接收晶片，所述AD转换模块用于将接收晶片的模拟信号转换为数字信号，转换后的数字信号传输给控制器。

2.根据权利要求1所述的一种超声波探伤检测电路，其特征在于，所述时基芯片型号为NE555，所述变压器T将所述时基芯片的输出电压放大后输出给发射晶片。

3.根据权利要求1所述的一种超声波探伤检测电路，其特征在于，所述发射电路还包括电感LP1、电容CP1和电容CP2，所述电感LP1的一端连接二极管DP1的阴极，所述电感LP1的另一端连接所述发射晶片，所述电容CP2的正极连接二极管DP1的阴极，所述电容CP2的负极接地，所述电容CP1的正极连接所述发射晶片，所述电容CP1的负极接地。

4.根据权利要求1所述的一种超声波探伤检测电路，其特征在于，所述AD转换模块包括AD转换芯片，所述芯片型号为AD9283，所述接收晶片经电阻RAD1与所述AD转换芯片Ain端相连，同时所述AD转换芯片的信号输出端D0~7端分别对应连接控制器的ADD0~7端。

5.一种无线探伤检测装置，包括如权利要求1所述的超声波探伤检测电路，其特征在于，还包括处理器和无线传输电路，控制器连接处理器，所述无线传输电路包括WIFI收发器CN1，所述WIFI收发器CN1的D-端、D+端分别通过电阻R16和R17连接处理器信号线HOST1_D-、信号线HOST1_D+，所述WIFI收发器CN1的VCC端通过保险丝接电源，所述WIFI收发器CN1的D-端、D+端分别通过电阻R21和电阻R22接地，所述电阻R21和R22为下拉电阻，所述WIFI收发器CN1的GND端接地，所述WIFI收发器CN1的两个SHELL端经过电阻R20接地。

6.根据权利要求5所述的无线探伤检测装置，其特征在于，还包括上位机，所述处理器通过无线传输电路与所述上位机通信。

7.根据权利要求6所述的无线探伤检测装置，其特征在于，所述上位机包括CPU、网络模块、信号存储模块和显示器，所述网络模块、信号存储模块、显示器分别与CPU连接，所述网络模块配置有用于连接无线收发器的USB接口，所述无线收发器与所述WIFI收发器CN1进行无线通信。

8.根据权利要求5所述的无线探伤检测装置，其特征在于，所述WIFI收发器CN1的芯片型号为RTL8188CUS。