CN209231276U - 一种声发射多通道快速切换系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种声发射多通道快速切换系统，所述的系统包括偶数个压电片接口，各压电片接口分别与串联在一起的两个继电器电连接，在两个继电器中，直接与压电片接口电连接的继电器的两个触点分别与另一个继电器及一个总继电器电连接、在低电平时接通与总继电器电连接的触点，另一个继电器的两个触点分别接地及与一个数据采集接口电连接。本实用新型所公开的声发射多通道快速切换系统，不仅能使压电片接口在激励、采集这两种工作模式之间灵活稳定的切换，还能减少所需采集通道的数量。暂不工作的压电片接口及总继电器接地，以保证其中产生的串扰信号能够被快速抑制。
Description
技术领域
本实用新型属于无损检测领域，特别涉及该领域中的一种声发射多通道快速切换系统。
背景技术
基于压电片的压电效应以及逆压电效应，压电片既可以作为激励元件进行激励也可以作为传感器进行信号采集。当压电片作为激励元件工作时，需要连接至信号发生装置；当压电片作为传感器工作时，需要连接至采集模块。如果对设备的所有关键节点进行主被动损伤检测，需要布置大量的传感器，若由一个采集通道对一个压电片进行数据采集，则对采集模块的采集通道数量具有较高的要求，而多路通道的采集模块价格往往十分昂贵。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种能使多个压电片对采集通道分时复用的声发射多通道快速切换系统。
本实用新型采用如下技术方案：
一种声发射多通道快速切换系统，其改进之处在于：所述的系统包括偶数个压电片接口，各压电片接口分别与串联在一起的两个继电器电连接，在两个继电器中，直接与压电片接口电连接的继电器的两个触点分别与另一个继电器及一个总继电器电连接、在低电平时接通与总继电器电连接的触点，另一个继电器的两个触点分别接地及与一个数据采集接口电连接，在低电平时接通与数据采集接口电连接的触点，两个压电片接口组成一组，共用一个总继电器及一个数据采集接口，各总继电器的两个触点中，一个接地，另一个则均与一个激励信号接口电连接、在低电平时接通与激励信号接口电连接的触点，所述的系统还包括控制各继电器触点开合的控制模块及为系统供电的电源模块。
进一步的，所述压电片接口的数量为16个，数据采集接口的数量为8个。
进一步的，各继电器的触点开合通过光耦隔离电路进行控制。
进一步的，所述的激励信号接口为SMA接口。
进一步的，所述的电源模块采用低纹波电路设计，包括12V直流电供电以及220V交流电供电两种方式，220V交流电供电由电源降压模块完成电源转换。
进一步的，电源模块供电接口的形式包括但不限于接线柱接口和USB接口。
进一步的，所述的系统还包括一个激励信号同步接口，该接口的开合由控制模块通过一个独立的继电器进行控制。
一种声发射多通道快速切换方法，使用上述的系统，其改进之处在于，包括如下步骤：
（1）串口设置：设定向系统控制模块发送指令的上位机的端口号及比特率；
（2）模式选择：被动模式下，将数据采集仪的各通道分别与系统上的各数据采集接口电连接组成采集通道，如此系统有几个数据采集接口就可组成几个采集通道；主动模式下，除了包括上述被动模式下的内容外，还将信号发生器与系统上的激励信号接口电连接组成一个激励通道；
（3）在工作于主动模式时，还可把系统上的激励信号同步接口与信号发生器电连接组成直连通道，用于记录激励信号的产生时间；
（4）控制模块通过控制各继电器触点的开合使各压电片接口进行采集或激励，在被动模式下，每两个压电片接口共用一个采集通道，以实现对同一采集通道的分时复用，当使用其中一个压电片接口进行采集时，另一个暂不工作的压电片接口接地；在主动模式下，除了包括上述被动模式下的内容外，所有总继电器共用一个激励通道，工作于激励模式的压电片接口与激励通道电连接，暂不工作的压电片接口接地，允许压电片接口既不采集也不激励；各个压电片接口相互配合成线型、圆型或矩型阵列进行采集和/或激励。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型所公开的声发射多通道快速切换系统，不仅能使压电片接口在激励、采集这两种工作模式之间灵活稳定的切换，还能减少所需采集通道的数量。暂不工作的压电片接口及总继电器接地，以保证其中产生的串扰信号能够被快速抑制，避免串扰信号产生后使压电片在逆压电效应作用下产生振动，该振动会增加结构中的导波复杂度，对导波检测产生干扰。
本实用新型所公开的声发射多通道快速切换系统，电源模块采用低纹波电路设计，可以有效降低输入电压不稳定时对系统造成的影响，同时有效抑制浪涌电流。各继电器的触点开合通过光耦隔离电路进行控制，能够避免在某些特殊情况下涌入的瞬时大电流或者瞬时高电压对系统造成破坏。
本实用新型所公开的声发射多通道快速切换方法，可使各个压电片接口相互配合成线型、圆型或矩型阵列进行采集和/或激励，从而准确定位到试件的某些特征，使无损检测的结果更为理想。
附图说明
图1是本实用新型实施例1所公开系统的组成框图；
图2是本实用新型实施例1所公开系统进行多通道切换的原理示意图；
图3是本实用新型实施例1所公开系统中光耦隔离电路的电路连接示意图；
图4是本实用新型实施例1所公开系统中电源模块的电路连接示意图；
图5是本实用新型实施例1所公开切换方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
对结构进行主动导波与被动导波检测时，其基础原理为压电片的压电效应与逆压电效应。将压电片放置在待测试件上，利用压电片的压电效应将电信号转化为机械信号，从而产生微弱振动并在试件上呈波状向前传播，待测试件上的其它压电片在捕捉到振动信号后将其转化为电信号（逆压电效应）并传递到采集设备。在检测过程中，对同一个压电片，其作为激励元件工作之后，可能马上就要作为采集元件工作，将待测试件上的各压电片电连接至本实施例所公开系统的各个压电片接口上，即可保证压电片能够在不同的工作模式下灵活的转换。
实施例1，如图1-2所示，本实施例公开了一种声发射多通道快速切换系统，所述的系统包括16个压电片接口1，各压电片接口分别与串联在一起的两个继电器电连接，在两个继电器中，直接与压电片接口电连接的继电器的两个触点分别与另一个继电器及一个总继电器电连接、在低电平时接通与总继电器电连接的触点，另一个继电器的两个触点分别接地及与一个数据采集接口2电连接，在低电平时接通与数据采集接口电连接的触点，两个压电片接口组成一组，共用一个总继电器及一个数据采集接口，这样就总共有8个总继电器和8个数据采集接口，各总继电器的两个触点中，一个接地，另一个则均与一个激励信号接口3电连接、在低电平时接通与激励信号接口电连接的触点，所述的系统还包括控制各继电器触点开合的控制模块4及为系统供电的电源模块5。
如图3所示，各继电器的触点开合通过光耦隔离电路进行控制。所述的激励信号接口为SMA接口。
如图4所示，所述的电源模块采用低纹波电路设计，包括12V直流电供电以及220V交流电供电两种方式，220V交流电供电由电源降压模块完成电源转换。电源模块供电接口的形式包括但不限于接线柱接口和USB接口。
所述的系统还包括一个激励信号同步接口6，该接口的开合由控制模块通过一个独立的继电器进行控制。这样本实施例中继电器7的总数为41个，包括8个总继电器、16个压电片接口分别对应的32个继电器、以及1个控制激励信号同步接口开合的独立继电器。
如图5所示，本实施例还公开了一种声发射多通道快速切换方法，使用上述的系统，包括如下步骤：
（1）串口设置：设定向系统控制模块发送指令的上位机的端口号及比特率；
（2）模式选择：被动模式下，将数据采集仪的各通道分别与系统上的各数据采集接口电连接组成采集通道，如此系统可组成8个采集通道；主动模式下，除了包括上述被动模式下的内容外，还将信号发生器与系统上的激励信号接口电连接组成1个激励通道；
（3）在工作于主动模式时，还可把系统上的激励信号同步接口与信号发生器电连接组成直连通道，用于记录激励信号的产生时间；
（4）控制模块通过控制各继电器触点的开合使各压电片接口进行采集或激励，例如要使图2中压电片1的压电片接口进行采集，则需给继电器2以低电平以便接通其与数据采集接口电连接的触点；要使图2中压电片16的压电片接口进行激励，则需给继电器40以低电平以便接通其与总继电器36电连接的触点，还需给总继电器36以低电平以便接通其与激励信号接口电连接的触点。在被动模式下，每两个压电片接口共用一个采集通道，以实现对同一采集通道的分时复用，当使用其中一个压电片接口进行采集时，另一个暂不工作的压电片接口接地；在主动模式下，除了包括上述被动模式下的内容外，所有总继电器共用一个激励通道，工作于激励模式的压电片接口与激励通道电连接，暂不工作的压电片接口接地，允许压电片接口既不采集也不激励；各个压电片接口相互配合成线型、圆型或矩型阵列进行采集和/或激励。
Claims (7)
1.一种声发射多通道快速切换系统，其特征在于：所述的系统包括偶数个压电片接口，各压电片接口分别与串联在一起的两个继电器电连接，在两个继电器中，直接与压电片接口电连接的继电器的两个触点分别与另一个继电器及一个总继电器电连接、在低电平时接通与总继电器电连接的触点，另一个继电器的两个触点分别接地及与一个数据采集接口电连接，在低电平时接通与数据采集接口电连接的触点，两个压电片接口组成一组，共用一个总继电器及一个数据采集接口，各总继电器的两个触点中，一个接地，另一个则均与一个激励信号接口电连接、在低电平时接通与激励信号接口电连接的触点，所述的系统还包括控制各继电器触点开合的控制模块及为系统供电的电源模块。
2.根据权利要求1所述的声发射多通道快速切换系统，其特征在于：所述压电片接口的数量为16个，数据采集接口的数量为8个。
3.根据权利要求1所述的声发射多通道快速切换系统，其特征在于：各继电器的触点开合通过光耦隔离电路进行控制。
4.根据权利要求1所述的声发射多通道快速切换系统，其特征在于：所述的激励信号接口为SMA接口。
5.根据权利要求1所述的声发射多通道快速切换系统，其特征在于：所述的电源模块采用低纹波电路设计，包括12V直流电供电以及220V交流电供电两种方式，220V交流电供电由电源降压模块完成电源转换。
6.根据权利要求5所述的声发射多通道快速切换系统，其特征在于：电源模块供电接口的形式包括但不限于接线柱接口和USB接口。
7.根据权利要求1所述的声发射多通道快速切换系统，其特征在于：所述的系统还包括一个激励信号同步接口，该接口的开合由控制模块通过一个独立的继电器进行控制。
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Cited By (1)
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| CN109342574A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-02-15 | 中国海洋大学 | 一种声发射多通道快速切换系统及切换方法 |
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2018
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| CN109342574B (zh) * | 2018-12-03 | 2024-02-06 | 中国海洋大学 | 一种声发射多通道快速切换系统及切换方法 |
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