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基于超声波的厚钢管焊速检测系统设计
作 者: 彭晓宇
导 师: 闫卫平
学 校: 大连理工大学
专 业: 电路与系统
关键词: 超声波 矩形窄缝 深度测量 回波识别
分类号: TP274.53
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 35次
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内容摘要
窄缝深度测量在工业生产和实际生活中应用广泛,测量方法主要采用机械或传统的超声测距方式,自动化程度低,无法满足深度变化窄缝的实时测量需求。本文针对大直径厚钢管焊接速度的实时检测问题,开展了基于超声波的窄缝深度变化检测系统设计。通过分析超声波的波束扩散和传播特性,提出了基于超声波的矩形窄缝深度测量原理,利用窄缝上下表面超声回波的时间差,实现窄缝深度变化的实时测量。本文设计了基于MSP430单片机为控制核心的硬件电路,选择40kHz收发分体型超声波传感器完成超声波的发送与接收,利用信号调理电路实现窄缝上下表面回波脉冲信号的精确识别。单片机程序中使用定时器捕获识别脉冲,并能计算出窄缝深度。为了提高测量精度,设计了测温电路,对超声波传播速度随温度的变化进行了校正。利用Visual C++设计了窄缝深度和焊接速度的上位机实时显示界面,并可根据需要设置不同焊接速度的报警限。通过对不同缝深和缝宽的窄缝测量,证明本文设计的系统可实时测量矩形窄缝的深度变化,并通过换算给出大直径厚钢管的焊接速度,测量误差小于1cm。该系统具有非接触、方便、快速、低成本的特点。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-8 1 绪论 8-15 1.1 论文研究的背景和意义 8 1.2 深度测量的国内外研究现状 8-11 1.3 超声波测距的国内外研究现状 11-14 1.4 论文研究内容 14-15 2 超声波窄缝深度测量基本原理 15-25 2.1 超声波物理特性 15-17 2.1.1 超声波传输特性 15-17 2.1.2 超声波衰减 17 2.1.3 超声波在空气中传播速度 17 2.2 超声波传感器 17-19 2.3 超声测距原理 19-22 2.4 基于超声波的窄缝深度测量原理 22-25 3 测试系统硬件电路设计 25-46 3.1 系统总体结构 25-26 3.2 MSP430F149简介 26-28 3.3 超声检测触发模块 28-31 3.4 超声波发射电路 31-35 3.5 回波接收与检测电路 35-42 3.5.1 前置放大电路 35-36 3.5.2 带通滤波电路 36-38 3.5.3 次级放大电路 38-39 3.5.4 包络检波电路 39-40 3.5.5 微分放大与整形电路 40-42 3.6 温度检测电路 42-43 3.7 电源电路 43-44 3.8 串行通信接口电路 44-46 4 系统软件设计 46-61 4.1 MSP430软件设计 46-58 4.1.1 软件开发环境简介 46-47 4.1.2 主程序设计 47-51 4.1.3 窄缝深度测量程序 51-54 4.1.4 超声检测触发子程序 54 4.1.5 温度测量程序 54-57 4.1.6 串行通信程序 57-58 4.2 PC机软件设计 58-61 5 实验结果及其分析 61-68 5.1 实验条件 61-62 5.2 实验结果及其分析 62-67 5.3 误差分析 67-68 结论 68-69 参考文献 69-72 附录A 硬件系统原理图 72-73 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 73-74 致谢 74-76
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 采用各种新技术的自动检测系统 > 超声波检测及其设备
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