一种可实现高速信号处理的超声波无损检测系统的设计(图）
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目录 一、课程设计目的 (2) 二、内容及要求 (2) 2.1、设计内容 (2) 2.2、设计要求 (2) 三、超声波传感器的工作原理 (2) 四、系统框图 (3) 五、单元电路设计原理 (3) 5.1、51系列单片机的功能特 (4) 5.2、超声波发射电路 (4) 5.3、超声波检测接收电路 (5) 六、完整的电路图………………………………………………………………… 七、程序流程图 (6) 八、参考文献 (7) 九、设计中的问题及解决方法 (7) 十、总结 (7)
一、课程设计目的 通过《传感器及检测技术》课程设计，掌握传感器及检测系统设计的方法和设计原则及相应的硬件调试的方法。进一步理解传感器及检测系统的设计和应用。 二、内容及要求 超声波测距系统设计 2.1设计内容 采用40KHz的超声波发射和接收传感器测量距离。可采用发射和接收之间的距离，也可将发射和接收平行放在一起，通过反射测量距离。 功能：1）LED数码管显示测量距离，精确到小数点后一位（单位：cm）。 2）测量范围：30cm～200cm。 3）误差＜0.5cm。 4）其它。 2.2设计要求 1）掌握传感器的工作原理及相应的辅助电路设计方法。 2）独立设计原理图及相应的硬件电路。 3）设计说明书格式规范，层次合理，重点突出。并附上详细的原理图。 三、超声波传感器的工作原理 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到农业生产等自动化的使用要求。 目前在近距离测量方面常用的是压电式超声波换能器。根据设计要求并综合各方面因素，本文采用AT89C51单片机作为控制器，用动态扫描法实现LED数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器。 超声波测距的原理是利用超声波的发射和接受，根据超声波传播的时间来计算出传播距离。实用的测距方法有两种，一种是在被测距离的两端，一端发射，另一端接收的直接波方式，适用于身高计；一种是发射波被物体反射回来后接收的反射波方式，适用于测距仪。此次设计采用反射波方式。 理论计算 如图1所示为反射时间法，是利用检测声波发出到接收到被测物反射回波的时间来测量距离其原理如图所示，对于距离较短和要求不高的场合我们可认为空气中的声速为常数，我们通过测量回波时间T利用公式(T/2) C S=其中，S为被 * 测距离、V为空气中声速、T为回波时间（T2 =），这样可以求出距离： T1 T+
10米超声波测距仪设计实现 一、功能要求 设计一个超声波测距仪，可以测量测距仪与被测物体间的距离。要求测量范围0.1~10.00米，测量精度1cm，测量时与被测物体不接触，并将测量结果显示出来。 二、系统硬件电路 1．单片机系统及显示电路 单片机采用89C51或89S51。采用12MHz高精度晶振，以获得较稳定的时钟频率，减小测量误差。单片机用p1.0端口输出超声波换能器所需的40Hz方波信号，利用外中断0口监测超声波接受电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的4位共阳极LED数码管，段码用74LS244驱动，位用PNP8550驱动。 2．超声波发射电路 主要由74LS04和超声波换能器T构成。这种推挽形式的方波信号可以提高发射强度。反相器并联提高驱动能力。上拉电阻R1、R2提高74LS04输出高电平的驱动能力。 3．超声波接收电路 CX20106A是接收38KHz超声波的芯片，可利用它做接收电路。 4．系统程序 超声波测距仪的软件主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序及显示子程序组成。 主程序：
开始 系统初始化 发送超声波脉冲 等待反射超声波 计算距离 显示结果 丢系统初始化，设置T0为方式1，EA=1，P0，P2清0。为避免超声波发射器直接接传送到接收器，需要延时0.1ms。由于时钟的频率是12MHz，计数器每计一个数就是1us。如果按声速344m/s，则d=c*t/2=172T0 cm 超声波发生子程序：通过P1.0端口发送2个左右超声波脉冲信号，脉宽12us，同时T0计数。 超声波测距仪利用中断0检测返回的超声波，一旦接收到返回的信号，立即进入中断。中断后就立即关闭T0停止计时。如果计数器益出则测试不成功。 3方案设计和选择 根据本次设计的要求，方案的选择应力求实用性强，性价比高，使用简单。 3.1 超声波测距的基本原理 谐振频率高于20kHz的声波被称为超声波。超声波
无损检测超声检测公式 汇总 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
超声检测公式 1.周期和频率的关系，二者互为倒数： T=1/f 2.波速、波长和频率的关系：C=f λ 或λ=f c ∶Cs ∶C R ≈∶1∶ 4.声压： P ＝P 1－P 0 帕斯卡（Pa ）微帕斯卡（μPa ）1Pa ＝1N/m 2 1Pa ＝106μP 6.声阻抗:Z ＝p/u ＝ρcu/u ＝ρc 单位为克/厘米2·秒（g/cm 2·s ）或千克/米2·秒（kg/m 2·s ） 7.声强；I ＝21Zu2＝Z P 22 单位; 瓦/厘米2（W/cm 2）或 焦耳/厘米2·秒（J/cm 2·s ） 8.声强级贝尔（BeL ）。△＝lgI 2/I 1 （BeL ） 9.声强级即分贝（dB ） △＝10lgI 2/I 1 ＝20lgP 2/P 1 （dB ） 10.仪器示波屏上的波高与回波声压成正比：△20lgP 2/P 1＝20lgH 2/H 1 （dB ） 11.声压反射率、透射率： r=Pr / P0 t =Pt / P0 ?? ?=-=+21//)1(1Z t Z r t r r =12120Z Z Z Z P P r +-= t =122 02Z Z Z P P t += Z 1—第一种介质的声阻抗； Z 2—第二种介质的声阻抗 12.声强反射率： R= 2 12 1220???? ??+-==Z Z Z Z r I I r 声强透射率：T ()2122 14Z Z Z Z += T+R=1 t －r =1 13.声压往复透射率；T 往= 2 122 1)(4Z Z Z Z + 14.纵波斜入射: 1sin L L c α=1sin L L c α'=1n si S S c '=2sin L L c β=2sin S S c β CL1、CS1—第一介质中的纵波、横波波速； C L2、C S2—第二介质中的纵波、横波波速；αL 、α′L —纵波入射角、反射角； βL 、βS —纵波、横波折射角；α′S —横波反射角。 15.纵波入射时：第一临界角α: βL =90°时αⅠ=arcsin 21 L L c c 第二临界角α：βS =90°时αⅡ=arcsin 21S L c c 16.有机玻璃横波探头αL =°～°， 有机玻璃表面波探头αL ≥° 水钢界面 横波 αL =°～° 17.横波入射：第三临界角：当α′L=90°时αⅢ=arcsin 11 L S c c =°当αS ≥°时，钢中横波全反射。 有机玻璃横波入射角αS （等于横波探头的折射角βS ）=35°～55°，即K=tg βS=～时，检测灵敏度最高。 18.衰减系数的计算 1. α=(Bn-Bm-20lg n/m)/2x(m-n) α—衰减系数，dB/m （单程）； )(m n B B -—两次底波分贝值之差，dB ；δ为反射损失，每次反射损失约为（~1)dB ； X 为薄板的厚度 T ：工件检测厚度，mm ；N ：单直探头近场区长度，mm ；m 、n —底波反射次数
基于虚拟仪器的无损检测系统设计 计算机技术的发展为无损检测提供了新的解决方案，文章论述了以虚拟仪器实现无损检测的设计原理，分析了阵列涡流传感器的硬件实现，然后对虚拟仪器面板的集成性、便捷性和可扩展性进行了重点研究，并结合工程实践进行了试验验证，证明了该方法的有效性和可行性。 标签：虚拟仪器；无损检测；阵列涡流；数据采集 Abstract：The development of computer technology provides a new solution for NDT. In this paper，the design principle of NDT based on virtual instrument is discussed，and the hardware realization of array eddy current sensor is analyzed. Then，the integration，convenience and expansibility of the virtual instrument panel are studied in detail，and the validity and feasibility of the method are proved by the experiment in combination with the engineering practice. Keywords：virtual instrument；nondestructive testing；array eddy current；data acquisition 1 概述 工程中常见的无损检测技术就是在对被测物不造成任何损伤的条件下判断其有无缺陷存在，该技术可以有效判别设备是否健康，常见无损检测大多是通过材料表面或内部缺陷所引起的对电、磁、光、声、热等反应的不同，来检测被测物的表面及内部缺陷，根据检测过程数据以及检测结果的数据分析，可以对缺陷的性质、形状、类型、数量、分布、尺寸、位置及其变化做出判断和评价。无损检测技术的发展过程中，常规检测方法已日趋成熟，主要包括超声、射线、磁粉、涡流、渗透等。但是，随着科技的进步，各种新结构材料的出现及新制造工艺的突破不断给无损检测提出了新的要求。在此背景下，工程师不断研究开发了很多新型的检测方法和改进的检测技术。比如声发射技术、超声相控阵技术、红外热成像技术、数字射线技术、银涂层损伤监测技术及阵列涡流检测技术等新技术不断进步和发展。其中阵列涡流检测技术在航空发动机结构的无损检测领域体现出快速性、便捷性、先进性等工程应用前景。 2 阵列涡流传感器设计 传感器主要包括信号发生装置、功放装置、一个激励线圈和四个检测线圈、预置裂纹铝板、四路差分放大装置、四路滤波装置、四路滑动变阻器、四路数据采集卡。激励信号由信号发生装置产生，该信号可设定幅值、偏振、相位及频率，以满足设计要求，经过功放装置驱动阵列涡流传感器的激励线圈，激励线圈产生的电磁场作用到待测试件上。 在以上思路基础上，设计了单激励发射接收式阵列涡流传感器。如图1所示，
中北大学 物联网工程专业 无线传感器网络课程设计 报告 课题名称：超声波测距系统设计 班级： 13270841 指导教师：马永 开设时间： 2016 年 6 月
目录 一、课程设计目的 (1) 二、课程设计题目 (1) 三、课程设计内容、要求 (1) 1、设计内容 (1) 2、设计要求 (1) 四、传感器工作原理 (1) 1.超声波传感器 (1) 2.温度传感器DS18B20 (3) 五、系统框图 (3) 六、单元电路设计原理 (4) 1、超声波发射电路 (4) 2、超声波检测接收电路 (4) 3、单片机最小系统 (5) 3.1、STC89C52芯片 (5) 3.2 复位电路 (5) 3.3 晶振电路 (6) 4、显示部分 (7) 5、温度检测电路 (7) 七、软件设计与系统调试 (8) 1、主程序流程图 (8) 1.1发射程序与接收程序流程图 (9) 1.2 中断子程序流程图 (10) 1.3 距离计算与显示子程序 (11) 2.系统调试 (12) 八、设计中的问题及解决方法 (12) 九、总结 (13) 十、参考文献 (14)
一、课程设计目的 通过《无线传感器网络》课程设计，掌握传感器及检测系统设计的方法和设计原则及相应的硬件调试的方法。进一步理解传感器及检测系统的设计和应用。 二、课程设计题目 超声波测距系统设计 三、课程设计内容、要求 1、设计内容 采用40KHz的超声波发射和接收传感器测量距离。采用发射和接收平行放在一起，通过反射测量距离。根据温度传感器DS18B20所采集的温度数据来修正测距系统中的声速，从而使超声波测得的距离更准确。 功能：1）所有测距和温度数据均通过液晶显示器LCD1602 显示出来，距离精确到毫米，温度精确到小数点后一位（单位：摄氏度）。 2）测量范围：30mm～2000mm。 3）误差＜5mm。 4）其它。 2、设计要求 1）掌握传感器的工作原理及相应的辅助电路设计方法。 2）独立设计原理图及相应的硬件电路。 3）设计说明书格式规范，层次合理，重点突出。并附上详细的原理图 四、传感器工作原理 1. 超声波传感器 本次设计超声波传感器采用电气方式中的压电式超声波传感器分机械方式
目录 超声波探测系统设计及制作 (1) 第1 章绪论 (1) 1.1 背景 (1) 1.2 研究的意义 (1) 第2章超声波测距原理 (2) 2.1 超声波简介 (2) 2.2 超声波测距原理 (2) 第3章方案论证 (3) 3.1 单片机应用系统概述 (3) 3.2 设计思路 (3) 第4章主要元件介绍 (5) 4.1 单片机AT89s52 (5) 4.2超声波测距模块HY-SRF05 (7) 4.3锁存器74HCS373 (8) 4.4共阴数码管LG5631AH (8) 第5章硬件电路设计 (9) 5.1 HY-SRF05模块电路 (9) 5.2复位电路 (9) 5.3时钟电路 (10) 5.4原理电路 (10) 第6章软件设计 (11) 6.1 程序设计 (11) 第7章实现与仿真 (15) 7.1 PCB设计图 (15) 7.2 实物图 (15) 7.3 运行结果图 (17) 致谢...................................................................................................................... 错误!未定义书签。
参考文献 (18)
超声波探测系统设计及制作 第1 章绪论 1.1 背景 随着科学技术的快速发展，超声波将在传感器中的应用越来越广。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的传感技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来，超声波传感器作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求。随着传感器的技术进步，传感器将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。 1.2 研究的意义 目前国内一般使用专用集成电路设计超声波测距仪，但是专用集成电路的成本很高，并且显示距离也比较困难，操作使用也不是很方便。而本设计研究的测距仪成本低廉，性能优良，市场前景极为广阔。在整个倒车过程中自动测量车尾到最近障碍物的距离，并用数字显示出来，在倒车到极限距离时会发出警告声，提醒驾驶员注意刹车。本设计可望成为驾驶员特别是货车以及公共汽车驾驶员的好帮手，可有效的减少和避免那些视野不良的大型汽车，如集装箱车、载货车、公共汽车等倒车交通事故。目前市面上常见的超声波测距系统不仅价格昂贵，体积过大而且精度也不高等种种因素，使得在一些中小规模的应用领域中难以得到广泛的应用。为解决这一系列难题，本文设计了一款基于AT89S52单片机的低成本、高精度、微型化的超声波测距仪。
高精度超声波测距系统设计。 引言 利用超声波测量距离的原理可简单描述为：超声波定期发送超声波，遭遇障碍物时发生反射，发射波经由接收器接收并转化为电信号，这样测距技术只要测出发送和接收的时间差， 然后按照下式计算，即可求出距离： 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求， 因此，广泛应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量。目前的测距量程上能达到百米数量级，测量的精度往往能达到厘米数量级。本文在分析现有超声波测距技术基础之上， 给出了一种改进方案，测量精度可达毫米级。 2 系统方案分析与论证 2.1 影响精度的因素分析 根据超声波测距式(1)可知测距的误差主要是由超声波的传播速度误差和测量距离传播 的时间误差引起的。 对于时间误差主要由发送计时点和接收计时点准确性确定，为了能够提高计时点选择的准确性，本文提出了对发射信号和加收信号通过校正的方式来实现准确计时。此外，当要求测距误差小于 1 mm时，假定超声波速度C=344 m／s(20℃室温)，忽略声速的传播误差。则测距误差s△t<0.000 002 907 s，即2.907 ms。根据以上过计算可知，在超声波的传播速度是准确的前提下，测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级，就能保证测距误差小于1 mm的误差。使用的12 MHz晶体作时钟基准的89C51单片机定时器能方便的计数到1μｓ的精度，因此系统采用AT89S51的定一时器能保证时间误差在 1 mm的测量范围内。
钢轨超声波高速探伤系统设计
目录 一.设计题目 (1) 二.设计目的 (3) 三.设计要求 (3) 四.设计背景 (4) 五.技术原理 (9) 六.基本设计过程 (11) 1.探头的设计 (11) 2.探伤系统的设计 (15) 3.探伤小车的设计 (18) 4.探伤车组的设计 (22) 5.其他 (24) 七.探伤车的关键技术 (25) 八.设计总结 (27) 九.参考文献 (29)
钢轨超声波探伤设计说明书 【设计目的】 我国铁路运输繁忙，列车运行间隔只有十几分钟，同时，运 营线路近七万公里，线路状况较差，超期服役钢轨数量很大， 钢轨伤损发生率高。为了保障铁路运输安全，目前检测钢轨 内部缺陷的主要设备为小型钢轨超声探伤仪，由人工进行钢 轨伤损的检测。为防止、监测伤损的发生、发展，平均每年 每条线路检测需十遍以上，总检测里程近一百万公里，全线 有近万名专职钢轨探伤人员负责钢轨内部伤损的检测。随着 中国铁路的第三次提速，使铁路对于能在现有鱼尾板联结线 路上完成高速探伤的设备需求日益迫切，研究开发钢轨高速 探伤车，使其在检测时不影响铁路正常运营，对铁路运输业 具有重要的意义。试设计钢轨探伤系统。 【设计要求】 （1）以5人左右的小组为单位，注意发挥集体的力量。对问 题的讨论务必注意叙述的清晰性、严谨性。 （2）最后的结果必须以Word文档和PowerPoint 文档提 交，每组只提交一份文档即可。注意，文件的格式、图表的 美观将作为评价的一部分。其中图必须采用Microsoft Visio 描画。
（3）每组在班级作10-15分钟交流。 （4）可以进行自由选题，问题可超出教师拟定的问题之外。【设计背景】 钢轨和钢轨伤损 一．钢轨的作用和分类 （一）钢轨的作用： 钢轨是轨道结构的重要部件，主要作用是支持并引导机车车辆的车轮，直接承受来自车轮的载荷和冲击，并将其传 布于轨枕和扣件。在自动闭塞区段，钢轨成为信号电流的导 体，起到轨道电路的作用。在电气化区段，钢轨还起到牵引 电流的回流导线。 （二）钢轨的分类 目前我国定型钢轨分类如下： a)按钢轨成份分： i.普碳钢:U71、U74和U71Cu等 ii.合金钢:U71Mn、U70MnSi和U70MnSiCu等 b)按钢轨重量分： 38kg/m； 43kg/m； 50kg/m； 60kg/m（主要线路使用）； 75kg/m（主要线路使用）。
（一）题目 超声波测距系统设计 （二）内容及要求 1）设计内容 采用40KHz的超声波发射和接收传感器测量距离。可采用发射和接收之间的距离，也可将发射和接收平行放在一起，通过反射测量距离。 功能：1）LCD液晶显示测量距离，精确到小数点后一位（单位：cm）。 2）测量方式可通过硬件开关预置。 3）测量范围：30cm～200cm， 4）误差＜0.5cm。 5）其它。 2）设计要求 1）掌握传感器的工作原理及相应的辅助电路设计方法。 2）独立设计原理图及相应的硬件电路。 3）设计说明书格式规范，层次合理，重点突出。并附上详细的原理图。（三）传感器工作原理 超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差t,然后求出距离S=Ct/2，式中的C为超声波波速。由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关，表1列出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理。 （四）系统框图 图1 超声波测距系统框图 （五）单元电路设计原理
1、AT89C2051的功能特点 AT89C2051是一个2k字节可编程EPROM的高性能微控制器。它与工业标准MCS-51的指令和引脚兼容，因而是一种功能强大的微控制器，它对很多嵌入式控制应用提供了一个高度灵活有效的解决方案。AT89C2051有以下特点：2k字节EPROM、128字节RAM、15根I/O线、2 个16位定时/计数器、5个向量二级中断结构、1个全双向的串行口、并且内含精密模拟比较器和片内振荡器，具有4.25V至5.5V的电压工作范围和12MHz/24MHz工作频率，同时还具有加密阵列的二级程序存储器加锁、掉电和时钟电路等。此外，AT89C2051还支持二种软件可选的电源节电方式。空闲时，CPU停止，而让RAM、定时/计数器、串行口和中断系统继续工作。可掉电保存RAM的内容，但可使振荡器停振以禁止芯片所有的其它功能直到下一次硬件复位。 AT89C2051有2个16位计时/计数器寄存器Timer0t Timer1。作为一个定时器，每个机器周期寄存器增加1，这样寄存器即可计数机器周期。因为一个机器周期有12个振荡器周期，所以计数率是振荡器频率的1/12。作为一个计数器，该寄存器在相应的外部输入脚P3.4/T0和P3.5/T1上出现从1至0的变化时增1。由于需要二个机器周期来辨认一次1到0的变化，所以最大的计数率是振荡器频率的1/24，可以对外部的输入端P3.2/INT0和P3.3/INT1编程，便于测量脉冲宽度的门。 图2 ATC2051示意图 2、LCD的工作原理 在两片玻璃基板上装有配向膜，所以液晶会沿着沟槽配向，具有偶极矩的液晶棒状分子在外加电场的作用下其排列状态发生变化，使得通过液晶显示器件的光被调制，从而呈现明与暗或透过与不透过的显示效果。液晶显示器件中的每个显示像素都可以单独被电场控制，不同的显示像素按照控制信号的“指挥”便可以在显示屏上组成不同的字符、数字及图形。因此建立显示所需的电场以及控制显示像素的组合就成为液晶显示驱动器和液晶显示控制器的功能。 LCD器件是由背光源发射的光通过偏振片和液晶盒时，控制投
超声波无损检测论文无损检测论文 一种可实现高速信号处理的超声波无损检测系统的设计无损探伤技术是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种测试手段。超声波探伤就是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另，截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法。当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分別发生反射波来，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。 随着超声波探伤技术的发展，对数字信号的处理与分析已不再仅仅是辅助技术。而是一种基本技术，由此出现了各种全数字化的超声波检测设备。但早期的数字化设备仅停留在超声波检测频率较低频段的信号处理上，主要是受到高速A/D和高速存储技术的限制，山于计算机总线技术应用的瓶颈，也不能实时多通道传送波形数据到计算机去处理，声源定位信号分析等实时显示分析的功能只能由硬件输出的参数完成。 而A/D转换器和高效率微处理器的问世克服了在高频领域应用模拟电子技术受到的各种限制。数字化全波形超声波探伤设备就是由计算机作为主机，以单片机芯片为主构成的专用板卡统一控制管理超声系统。这种设备综合应用了高速数据采集技术、A/D转换技术、大容量缓冲技术、多通道切换技术、数据存储技术和数据管理软件技术
等先进的数据信号处理技术，使得多通道声发射波形的采集和分析不再困难。因此，如何开发和研制更具先进性、创新性、科学性和实用性的全数字式超声波检测设备和系统，已成为一项紧迫性的任务。 本文主要介绍一种基于高速信号处理技术的超声波无损检测系 统的典型设计方案，从系统的总体设计、单元电路设计和程序设计等方面阐述和分析了设让原理，电路和软件的结构与功能等，系统方案具有较高的技术含量和实用价值。 总体设计 系统的总体结构设计如图1所示。首先，由高压脉冲发生器发射高压脉冲，其经能量转換电路形成超声波信号，遇到缺陷或杂质时产生反射波，再经能量转换电路转換为电压信号，最后经放大电路放大、A/D转换后，形成数字量，写入高速数据缓存器中；然后，由PCI接口电路将缓存器中的数据适时地通过PCI总线送到本系统的微处理 器进行处理，实现与外部计算机通信、显示、打印，存储和控制等功能。 本系统采用转换速率为60MHz的8位高速A/D转换电路以满足数据采集的要求。为对A/D芯片输出的高速数据进行缓冲，并充分利用LCI总线带宽，采用了]2KB的高速数据缓存电路；对于多通道检测的要求，设计了通道选择控制电路以实现通道之间的切換；采用高增益的高频宽带放大电路对缺陷回波信号进行整理和放大。
超声波测距系统设计
论文题目：超声波测距系统设计 摘要 超声波具有不受外界光及电磁场等因素的影响的优点，超声波测距作为一种有效的非接触式测距方法已被应用于多个领域。 本设计采用渡越时间法，硬件系统分为发射模块、接收模块、显示模块、中央处理模块四个部分。本设计采用STC89C52单片机作为微型中央处理器并由软件实现40kHz脉冲经放大电路从超声波发射探头T-40发射出超声波，接收探头R-40收到声波后经集成芯片CX20106A放大滤波整形后回送到单片机计算，通过发射与接收的时间差和声速计算出距离。本系统使用四位共阳极LED数码管显示距离，能实时显示即时距离。 经测试,在30cm～200cm范围内，误差能控制在2cm以内。根据实验数据进行了误差分析，并提出了解决方案，最后对超声波测距技术的发展进行了展望。通过系统的调试和测试，本设计基本完成了设计要求。 【关键词】单片机，超声波，测距，渡越时间法； 【论文类型】应用型
Title: The design of ultrasonic distance measurement system Major:Electronic and Information Engineering Name: Zhang Yankun Signature:_______ Supervisor: Zhang Xiaoli Signature:_______ ABSTRACT The advantages of ultrasound without the influence of outside light and electromagnetic fields and other factors , ultrasonic distance measurement as an effective non-contact distance measurement method has been used in many fields. This design uses the transit time method, the hardware system is divided into transmitter module, receiver module and display module, the central processing module. This design uses a microcontroller STC89C52 as micro central processing unit and 40 kHz pulse by the software, The ultrasonic emission from the ultrasonic probe the T-40 via the amplifier circuit. Acoustic
摘要 超声无损检测是在现代工业生产中应用的非常广泛的一种无损检测方法，它对于提高产品的质量和可靠性有着重要的意义。尽管随着电子技术的发展，国出现了一些数字化的超声检测仪器，但其数据处理及扩展能力有限，缺乏足够的灵活性。而虚拟仪器是近年来刚刚发展起来的一种新的仪器构成方式，它是一种计算机技术、通讯技术和测量技术相结合的产物，具有很大的灵活性和扩展性，具有旺盛的生命力。因而本设计尝试将虚拟仪器技术和超声检测技术相结合，基于A T89C52单片机开发的超声探伤仪智能系统的硬件组成、软件设计和抗干扰措施,以脉冲反射式超声探伤仪为代表研制完成一个良好的数字化的超声检测平台，该系统具有测量、数字显示、A/D转换等功能,并具有工作稳定、性能好等优点。为以后进一步的更
深入的超声数字信号处理研究打下了良好的基础。 关键词：无损检测；超声波探伤；AT89C52；虚拟仪器；L a b V I E W Abstract A s a k i n d o f N DT(N o n-D e s t r u c t i v e Te s t i n g)，U T (U l t r a s o n i c Te s t i n g)i s w i d e l y u s e d i n m o d e r n i n d u s t r y,w h i c h p l a y s a v e r y i m p o r t a n t r o l e i n i m p r o v i n g t h e q u a l i t y a n d t h e r e l i a b i l i t y o f p r o d u c t. A l t h o u g h a l o n g w i t h t e c h n i c a l d e v e l o p m e n t i n e l e c t r o n i c s,s o m e d i g i t a l U T i n s t r u m e n t s h a v e b e e n d e v e l o p e d a t h o m e,i t s e x p a n d-a b i l i t y a n d t h e a b i l i t y o f p r o c e s s i n g d a t a l i m i t e d.V I(V i r t u a l I n s t r u-
单片机及其接口技术 课程 设计说明书 学生姓名:J Guo学号： 学院: 计算机与控制工程学院 专业: 自动化 题目: 倒车测距系统设计 指导老师职称副教授 职称讲师 2013 年10月21日 1 设计内容 设计一个由单片机控制的倒车测距监测系统，倒车时可以监测车尾与障碍物的距离，近距离时可报警提示。 2 设计要求 选择传感器，设计键盘、测距和报警电路，按下“启动”键，每隔1秒，检测1次车尾和障碍物的距离，检测范围0-2m，测量精度±0.1米，距离小于0.5米时自动报警提示；倒车完毕，按下“停止”键，系统停止运行。
3 系统设计方案 本设计主要是进行距离的测量和报警，设计中涉及到的内容较多，主要是将单片机控制模块、测距模块、蜂鸣器报警模块、显示模块这几个模块结合起来。而本设计的核心是测距模块，其他相关模块都是在测距的基础上拓展起来的，首先选择合适的测距传感器，之后选择合适单片机芯片，以下就是从相关方面来论述的。 3.1 激光测距 一个典型的激光测距系统应具备以下几个单元：激光发射单元，激光接收单元，距离计算与显示单元，准直与聚焦单元。系统工作时，激光由发射单元发出，以光速到达目标物后反射回来，被接收单元接收，通过距离计算与显示单元得到目标物距离。激光测距中的一种方法是脉冲测距法。目前，脉冲激光测距获得了广泛的应用。脉冲激光测距利用激光脉冲持续时间极短，能量在时间上相对集中。其基本原理是：在测距点向被测目标发射一束短而强的激光脉冲，光脉冲发射到目标上后其中一小部分激光反射到测距点被光功能接收器所接收。假定光脉冲在发射点与目标间来回一次所经历的时间间隔为t，那么被测目标的距离D 为： D=c.t/2 (3-1) 在式3-1 中 C 表示光速，当认为光速一定时(不考虑大气中光速的微小变化)，脉冲时间误差为△t，那么由此可以确定测距精度: = ? (3-2) D t?? c 2 测距系统设计该系统主要由脉冲半导体激光二极管发射电路、光学元件、漫反射物体、接收系统、高精度时间转换芯TDC-GP1、单片机构成，激光发射电路打出窄脉宽光脉冲，同时将发射脉冲输入TDC-GP1 的START 端口，触发时差测量。一旦从物体传回的发射脉冲达到了光电探测器(接收电路) 则给了TDC 产生一个STOP 信号，这个时候时差测量完成。TDCGP1记录从START 到STOP 脉冲之间的时差，用于计算所测物体与发射端的距离。单片机对于TDC-GP1 进行寄存器配置以及时间测量控制，时间测量结果传回给单片机通过算法进行距离的精确计算和处理，再将结果送给液晶显示出来。 3.2 红外测距 红外线发射器不断发射出频率为40 kHz 的红外线,经障碍物反射,红外线接收器接收到反射波信号,并将其转变为电信号。测出发射波与接收到反射波的时间差t ,即可求出距离： s t? = (3-3) c 2 (3-3) 式中, c 为光速度,一般取 3 ×108 m/ s。本文采用“计数”方式,通过单片机处理进行测量,其基本原理是：红外线发射器始终处于发射红外线的状态,当红外接收器第一次接收到障碍物反射回的红外线时,经电路处理单片机
开题报告 电子信息工程 超声波测距系统的设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 现在认为，超声波最先是从1876年F.Galton的气哨实验开始，这是人类首次产生高频声波。在以后30年内，人们对超声波仍然了解的比较少，发展较为缓慢，对超声波研究没有非常重视。接着在第一次世界大战中，超声波的研究慢慢的受到各国的重视。这时期法国人Langevin使用了一种晶体传感器，并使其在水下接收一些相对较低频率的超声波，并且提出是否可以使用超声波对水中的潜艇进行检测或者在水下利用超声波进行通信。 在1929年，前苏联科学家Sokolov最先提出了利用超声波探进行检查金属物内部是否存在缺陷的想法。在间隔两年后，德国人Mulhauser获准一项关于超声检测方法的德国专利，但是他却没有在这方面进行深入的探索研究。在1934年Sokolov发表了关于超声波在液体槽子里用穿透法作实物试验的结果，使用了多种方法用来检测穿过试验物品的超声波中含有的能量，在这些方法中最为简单的是使用光学方法观察液体表面由超声波形成的波纹的大小。 之后德国人Bergrnann发布了关于超声波的经典著作《uLTRAsoNIC》，在该著作中对超声波早期的大量资料进行了详细的论述，这本著作也一直被认为是超声波领域中的经典之一。美国的Firestone和英国的Sproulels两人对超声波脉冲回波探伤仪进行了首次介绍，并使超声波检测技术发展到了更为重要的一个阶段。在各种各样的超声波检测系统中，这是最为成功的一种检测系统，因为它具有最广泛的代表性，而且其检测结果也是最容易解释的。这种方法除了可用于手工检测外，还可以和各种先进的系统进行联用。直至当前，在超声无损检测中，脉冲回波系统仍然是应用最为广泛的一种。 在50年代由于雷达的快速发展大大的促进了超声波技术的发展；而后随着电子技术的不断快速发展，又使超声波的发展有了一次快速的飞跃。超声波被广泛的应用于医疗诊断、无损检测及工业控制中。在60年代，随着新材料新技术的应用以及对超声波的深入研究，产生了一些超过 100GHz的超高频超声波，而且这些超高频的超声波开始应用于物理学基础研究、通信和计算机技术等领域当中。 在1992年FigneroaJ.F提出一种新的超声回波计时方法，该方法利用峰值和相位相加得到回波时延冈。利用这种测量方法能够达到18一34米的测量范围，误差精度为2%。在2007年，
开机前准备：检查探头有无损坏，有无软硬件故障，若有故障及时登记并上报。 开机：先启动稳压器电源、电源稳定后再开机。遇有突然停电时，应及时关机，来电后待电压稳定后再按顺序开机。 检查时：按照所检查部位对诊断仪器进行适当调节，在保障使用安全的条件下，力求获得最佳的声像图。检查时必须做到轻拿轻放探头，如遇仪器损坏应及时报告科主任。 检查后：每次检查完病人后，应用柔软纸巾擦去探头上的耦合剂，以保持探头的清洁。检查结束后，应及时按冻结键，避免不必要的损耗。关机：关机时先关仪器开关，待停机后再切断稳压器电源。结束一日的工作后，检查仪器及探头是否完好，并做好交接班。 日常维护：仪器责任人每日按照一级保养项目进行保养、每周彻底除尘仪器一次，做好定期保养及维修登记。 产品名称：全数字彩色多普勒超声诊断系统 生产企业：飞利浦医疗设备有限公司 注册证号：国食药监械（准）字2012第3231099号 型号：HD5 使用日期：2014. 责任人：贺锌培
开机前准备：检查探头有无损坏，有无软硬件故障，若有故障及时登记并上报。 开机：先启动稳压器电源、电源稳定后再开机。遇有突然停电时，应及时关机，来电后待电压稳定后再按顺序开机。 检查时：按照所检查部位对诊断仪器进行适当调节，在保障使用安全的条件下，力求获得最佳的声像图。检查时必须做到轻拿轻放探头，如遇仪器损坏应及时报告科主任。 检查后：每次检查完病人后，应用柔软纸巾擦去探头上的耦合剂，以保持探头的清洁。检查结束后，应及时按冻结键，避免不必要的损耗。关机：关机时先关仪器开关，待停机后再切断稳压器电源。结束一日的工作后，检查仪器及探头是否完好，并做好交接班。 日常维护：仪器责任人每日按照一级保养项目进行保养、每周彻底除尘仪器一次，做好定期保养及维修登记。 产品名称：全数字彩色多普勒超声诊断系统 生产企业：飞利浦医疗设备有限公司 注册证号：苏食药监械（准）字2013第2230116号（更2013-159）型号：550 使用日期：2017.01 责任人：贺锌培
钢丝绳无损检测系统的设计 【摘要】本文介绍了钢丝绳缺陷检测系统的原理，设计了一套基于s3c2410嵌入式处理器的钢丝绳无损测系统，提出了系统的整体设计框架，详细介绍了系统各部分的组成。该系统可以实现钢丝绳的无损定量检测，检测结果更准确、合理。 【关键词】无损检测；嵌入式；s3c2410 design of wire rope nondestructive detection system sun hua-jun （school of physics and electronic electrical engineering of hynu huai’an jiangsu，223300） 【abstract】this paper introduces the principle of wire rope flaw detection system， designed a set based on the s3c2410 embedded processor of wire rope nondestructive testing system， put forward the overall design of the system frame， introduces in detail the composition of the system. the system can realize wire rope nondestructive quantitative detection， the detection result is more accurate，reasonable. 【key words】nondestructive testing；arm；s3c2410 0 引言 在港口码头、矿山和造船厂等部门广泛使用着各种起重机械，其中钢丝绳的状态对钢丝绳的使用寿命、对设备和人员的安全都有
毕业设计(论文)开题报告 学生姓名：学号： 专业：电气工程及其自动化 设计(论文)题目：超声测距系统设计 指导教师: 2011 年 2 月24 日
毕业设计（论文）开题报告 1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述 文献综述 1 研究背景 测距的原理和方法有很多，根据信息载体的不同可分为光学方法、无线电方法和超声波方法[1]。随着电子技术的发展，先后出现了激光、超声波及红外线等非接触式测距方法。激光测距虽然测距精度高，操作简单，但是受环境的影响比较大，且系统检测维护不便，价格相对昂贵，一般多在军事领域应用。红外测距属于电磁波的一种，超声波是声波测距，实现起来更容易且不受电磁干扰影响。红外传播速度为3x108m/s，超声波在空气中的传播速度为340m/s，其速度相对电磁波是非常慢的，因此在同等距离的情况下，超声波的传播时间远大于红外，往返时间更易测量[1]。 由于超声波方向性好、超声测量无接触，超声波测距系统价格低廉、易实现、信息处理简单可靠，所以利用超声波进行距离和长度的测量越来越受到人们的重视。超声波技术的发展经历了从理论技术的研究到大范围的工业应用。在这期间，雷达技术、激光技术、电子技术等技术的发展对超声波技术不断更新和发展起到了很大的促进作用[2]。 2 国外研究现状 一般认为，关于超声波的研究最初起始于1876年F.Galton的气哨实验，这是人类首次有效产生的高频声波。在之后的三十年中，超声波仍然是一个鲜为人知的东西，由于当时电子技术发展缓慢，对超声波的研究造成了一定程度的影响[3]。 1917年，法国人Langevin使用一种晶体传感器在水下发射和接收相对低频的超声波。这种方法可以用来检测水中是否存在潜艇并进行水下通信联络。在这之后对超声的研究主要体现在电子领域[4]。 1925年，Pierce使用石英传感器和镍传感器来产生和探测超声波，而且频率扩展到兆赫级。至此；Debye,Sears,Lcas分别发现了超声波的衍射光栅，用超声波来研究液体和气体的声学特性方法得到稳定发展。 1927年Hantalnnn和Tro11e解决了超声汽笛的许多细节问题，这些汽笛被证明在流