CN210834776U

CN210834776U - 超声波探伤仪

Info

Publication number: CN210834776U
Application number: CN201921468615.1U
Authority: CN
Inventors: 孙明坤
Original assignee: Guangzhou Botech Testing Instrument Co ltd
Current assignee: Guangzhou Botech Testing Instrument Co ltd
Priority date: 2019-09-03
Filing date: 2019-09-03
Publication date: 2020-06-23
Anticipated expiration: 2029-09-03

Abstract

本实用新型公开了一种超声波探伤仪，包括超声波发射电路、超声探头、超声波接收电路、AD转化电路、FPGA信号处理电路，所述FPGA信号处理电路包括时钟电路、控制电路、数据存储电路和显示电路，所述时钟电路与所述超声波发射电路连接，所述超声波发射电路与所述探头连接，所述探头与所述超声波接收电路连接，所述超声波接收电路通过所述AD转化电路与所述数据存储电路连接，所述数据存储电路与所述显示电路连接，所述时钟电路和控制电路与所述AD转化电路连接，所述超声波接收电路包括收发隔离电路和放大滤波电路。本实用新型的超声波探伤仪具有小型化、模块化和标准化的优点，同时进一步地提高集成度和可靠性，降低系统功耗。

Description

超声波探伤仪

技术领域

本实用新型涉及超声波领域，特别涉及一种超声波探伤仪。

背景技术

工业制造领域，无损检测是科学研究和工业生产部门的一种强有力的分析技术，类型广泛，用以在不损害或永久改变物体的材料成分，物理及化学结构的前提下评估样品的基本属性。是一种非常有用的技术，可广泛应用于电子电力、机械工程、土木工程等领域的产品缺陷评估、故障诊断。超声探伤仪基于脉冲反射法或者脉冲透射法来进行缺陷探伤的一种设备，它己经在工业领域中得到了众多的应用。

现有的超声波探伤仪体积大、功能单一，不能满足检测设置、数据详细输入等要求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种超声波探伤仪，具有小型化、集成度高、可靠性高以及低功耗的优点。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种超声波探伤仪，包括超声波发射电路、超声探头、超声波接收电路、AD转化电路、FPGA信号处理电路，所述FPGA信号处理电路包括时钟电路、控制电路、数据存储电路和显示电路，所述时钟电路与所述超声波发射电路连接，所述超声波发射电路与所述探头连接，所述探头与所述超声波接收电路连接，所述超声波接收电路通过所述AD转化电路与所述数据存储电路连接，所述数据存储电路与所述显示电路连接，所述时钟电路和控制电路与所述AD转化电路连接，所述超声波接收电路包括收发隔离电路和放大滤波电路。

优选的，所述超声波发射电路为非调谐式发射电路。

优选的，所述超声探头为纵波单晶压电式探头。

优选的，所述收发隔离电路为并联式限幅电路。

优选的，所述放大滤波电路包括依次连接的初级放大电路、次级放大电路、高通滤波电路和低通滤波电路，所述超声探头接收到的微弱超声信号经过所述初级放大电路放大后送到所述次级放大电路进行第二级放大，再经过所述高通滤波电路滤波后，再通过所述低通滤波电路滤波进行二次滤波。

本实用新型超声波探伤仪采用超声波发射电路、超声探头、超声波接收电路、AD转化电路和FPGA信号处理电路，所述FPGA信号处理电路包括时钟电路、控制电路、数据存储电路和显示电路，所述时钟电路与所述超声波发射电路连接，所述超声波发射电路与所述探头连接，所述探头与所述超声波接收电路连接，所述超声波接收电路通过所述AD转化电路与所述数据存储电路连接，所述数据存储电路与所述显示电路连接，所述时钟电路和控制电路与所述AD转化电路连接，所述超声波接收电路包括收发隔离电路和放大滤波电路。本实用新型超声波探伤仪具有超声收发电路，利用FPGA信号处理电路，实现了超声发射、时序分频、数据釆集、数据显示等模块的逻辑功能。其中数据存储电路，使得超声探伤的数据结果能够得以保存。为了准确直观地判断缺陷的存在、定位缺陷的深度，使得人机操作界面更加人性化和方便，显示电路直观地反映出了超声探伤的实际效果。本实用新型的超声波探伤仪具有小型化、模块化和标准化的优点，同时进一步地提高集成度和可靠性，降低系统功耗。

附图说明

图1为本实用新型超声波探伤仪的工作原理框图；

图2为本实用新型超声波探伤仪中超声波发射电路的电路图；

图3为本实用新型超声波探伤仪中收发隔离电路的电路图；

图4为本实用新型超声波探伤仪中放大滤波电路的电路图；

图中，1-超声波发射电路、2-超声探头、3-超声波接收电路、31-收发隔离电路、32-放大滤波电路、4-AD转化电路、5-FPGA信号处理电路、51-时钟电路、52-控制电路、53-数据存储电路、54-显示电路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，一种超声波探伤仪，包括超声波发射电路1、超声探头2、超声波接收电路3、AD转化电路4和FPGA信号处理电路5，所述FPGA信号处理电路5包括时钟电路51、控制电路52、数据存储电路53和显示电路54，所述时钟电路51与所述超声波发射电路1连接，所述超声波发射电路1与所述探头连接，所述探头与所述超声波接收电路3连接，所述超声波接收电路3通过所述AD转化电路4与所述数据存储电路53连接，所述数据存储电路53与所述显示电路54连接，所述时钟电路51和控制电路52与所述AD转化电路4连接，所述超声波接收电路3包括收发隔离电路31和放大滤波电路32。

FPGA信号处理电路5利用强大的逻辑运算能力和控制能力，实现了超声发射、时序分频、数据釆集、数据显示等模块的逻辑功能。提高了产品的集成度，使产品尺寸更小，更易便携，可靠性高、功耗低、保密性高、体积重量小等优点。FPGA信号处理电路5型号为RCII-CY1C6/12。FPGA信号处理电路5还包括如下元器件：支持EPCS4和EPCS1,其中EPCS1可配置EP1C6，EPCS4可配置EP1C12。512KB高速且不是同步的SRAM。4MB高速SRAM。4MB快速FLASH，可用来存储FPGA配置微机或者其操作系统的镜像文件。9针的RS-232串口，实现和计算机数据之间的通讯。8色VGA的接口，对接VGA的显示器。含有鼠标和键盘的接口，方便与计算机联调工作。含有数据接口，这个接口是高速的。用户自行定义串行的接口，直接地扩展的至地接口，来评估在上来实现性能或者用户自行定义的串行的标准。功能的扩展的接口，通过相应扩展板，可进行Video，Audio以及Wireless等方面的应用

如图2所示，所述超声波发射电路1为非调谐式发射电路。其中，限流电阻R12主要是来对电容的充电电流进行抑制，另外，它还能够使得发射单元工作的时候对整个电路中的电源造成的影响变得更小，因而在选取电阻的时候，要求的阻值尽可能的大。除此之外，如果需要电路能够提供较高的重复频率，那么就需要满足这个条件：CR12<1/5PRF。

阻尼电阻R2,能够让电路的放电时间和电路的整个的发射功率达到一个理想的状态；另外，它还可以使得发射出的超声波的脉冲的宽度达到一个合适的位置。

快速恢复型二极管D1、D2：这两个二极管采取的是单向导通的状态，它们能够滤去多余的充电脉冲，只是让放电时产生的负电压的激励脉冲能够到达探头。

场效应管栅极驱动芯片TPS2811：双高速MOSFET驱动器，能提供2A的峰值电流到高电容负载，改善FPGA信号由于信号电流小而不能完全驱动场效应管的弊端。

在触发脉冲作用下，当处于低电平时，场效应管关断，高压电源通过R12、D2向电容C2充电；当处于高电平时，场效应管导通，Q1的D级电压较低，拉低了C2—端的电位，而电容电压不能突变，导致C2端出现近-150V的电压，从而激励超声探头2产生超声波。

所述超声探头2为纵波单晶压电式探头。纵波单晶压电式探头具有转换效率高、不容易老化。

由于超声探头是单晶的，发射出去的超声波和接收到的回波都是由一个超声探头完成的，也就是说发射信号和回波信号都是同样的一根信号线，那么就存在着需要将发射和接收的信号隔离开来的必要，如图3所示，所述收发隔离电路31为并联式的限幅电路。

由于从超声探头出来的回波信号非常微弱，需要对其进行放大才能驱动各种分析、控制、和显示电路，并进行后续的信号处理。同时接收信号存在高频和低频噪声，需要进行滤除，首先考虑最简单的无源带通滤波器。如图4所示，所述放大滤波电路32包括依次连接的初级放大电路、次级放大电路、高通滤波电路和低通滤波电路，所述超声探头2接收到的微弱超声信号经过所述初级放大电路放大后送到所述次级放大电路进行第二级放大，再经过所述高通滤波电路滤波后，再通过所述低通滤波电路滤波进行二次滤波。其中，AD8002-1和AD8002-2是高性能低功耗的双通道电流反馈型运算放大器。实际中，可以根据需要，调节电位器R9、R10来改变初级放大电路和次级放大电路倍数；高通滤波电路和低通滤波电路组成了带通滤波器，它们的截止频率与R、C的关系如下：fs＝1/2πRC，根据超声波换能器的中心频率来调节C3、R8和R5、C4的值得到满足要求的带通滤波器。

本实用新型超声波探伤仪采用超声波发射电路1、超声探头2、超声波接收电路3、AD转化电路4和FPGA信号处理电路5，所述FPGA信号处理电路5包括时钟电路51、控制电路52、数据存储电路53和显示电路54，所述时钟电路51与所述超声波发射电路1连接，所述超声波发射电路1与所述探头连接，所述探头与所述超声波接收电路3连接，所述超声波接收电路3通过所述AD转化电路4与所述数据存储电路53连接，所述数据存储电路53与所述显示电路54连接，所述时钟电路51和控制电路52与所述AD转化电路4连接，所述超声波接收电路3包括收发隔离电路31和放大滤波电路32。本实用新型超声波探伤仪具有超声收发电路，利用FPGA信号处理电路5，实现了超声发射、时序分频、数据釆集、数据显示等模块的逻辑功能。其中数据存储电路53，使得超声探伤的数据结果能够得以保存。为了准确直观地判断缺陷的存在、定位缺陷的深度，使得人机操作界面更加人性化和方便，显示电路54直观地反映出了超声探伤的实际效果。本实用新型的超声波探伤仪具有小型化、模块化和标准化的优点，同时进一步地提高集成度和可靠性，降低系统功耗。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种超声波探伤仪，其特征在于：包括超声波发射电路、超声探头、超声波接收电路、AD转化电路、FPGA信号处理电路，所述FPGA信号处理电路包括时钟电路、控制电路、数据存储电路和显示电路，所述时钟电路与所述超声波发射电路连接，所述超声波发射电路与所述探头连接，所述探头与所述超声波接收电路连接，所述超声波接收电路通过所述AD转化电路与所述数据存储电路连接，所述数据存储电路与所述显示电路连接，所述时钟电路和控制电路与所述AD转化电路连接，所述超声波接收电路包括收发隔离电路和放大滤波电路。

2.根据权利要求1所述的超声波探伤仪，其特征在于：所述超声波发射电路为非调谐式发射电路。

3.根据权利要求1所述的超声波探伤仪，其特征在于：所述超声探头为纵波单晶压电式探头。

4.根据权利要求1所述的超声波探伤仪，其特征在于：所述收发隔离电路为并联式限幅电路。

5.根据权利要求1所述的超声波探伤仪，其特征在于：所述放大滤波电路包括依次连接的初级放大电路、次级放大电路、高通滤波电路和低通滤波电路，所述超声探头接收到的微弱超声信号经过所述初级放大电路放大后送到所述次级放大电路进行第二级放大，再经过所述高通滤波电路滤波后，再通过所述低通滤波电路滤波进行二次滤波。