多通道的超声波检测系统设计与实现

第18卷　第3期2006年6月中国海上油气CHINA OFFSHORE OIL AND GASVol.18　No.3J un.2006第一作者简介:李广文,男,高级工程师,现在海洋石油工程股份有限公司检验公司工作。

地址:天津市塘沽区河口街2Ο37号595信箱(邮编:300452)。

1)SA IPEM.Automated ultrasonic testing of pipeline girt h welds[R ].Canada :Re 2tech ,2001.2)GINZEL E A.Amplitude sizing and mechanized ultrasonic inspection using linear scanning[R ].Canada :Re 2tech ,2000.多通道全自动超声波海底管道铺设质量检验系统的研制李广文　孙晓明　尤卫宏(海洋石油工程股份有限公司)摘　要　研制了用于海底管道铺设质量检验的多通道全自动超声波检验系统。

东联港海底管道项目应用结果表明,该系统可提高海底管道焊缝质量的检验速度和检验精度。

文中主要介绍多通道全自动超声波检验系统的技术原理、设计特点以及系统设计中的难点与解决措施。

关键词　海底管道　铺设质量　多通道全自动超声波检验系统　技术原理 为了使海底管道铺设质量检验更精确、更快速、更安全,以适应我国海洋石油工业快速发展的需要,海洋石油工程股份有限公司与武汉中科创新技术有限公司联合研制了用于海底管道铺设质量检验的多通道全自动超声波检验系统(以下简称AU T 检验系统)。

该系统首次在我国东联港海底管道铺设环焊缝质量检验中应用取得了较好的效果1)。

本文主要介绍海底管道铺设质量AU T 检验系统的技术原理、设计特点以及系统设计中的难点与解决措施。

1　AU T 检验系统技术原理111　多通道阵列探头检验方式传统的超声波检验系统是利用A 型超声波原理,通过一个角度固定的探头发射脉冲波(一般探头角度为0°,45°,60°,70°),然后前、后、左、右移动探头来改变声程和扫查位置,实现对整个环焊缝的质量检验(图1)。

多通道超声波流量计的测量原理及应用多通道超声波流量计的工作原理是基于多普勒效应和超声波的传播速度。

当超声波传播穿过液体中的颗粒，会由于颗粒的运动而发生频率的变化，这种频率变化称为多普勒效应。

传感器发射超声波，并接收到反射回来的波，根据多普勒效应可以计算出液体中颗粒的速度和流速。

在多通道超声波流量计中，通常采用多个传感器以不同的角度布置在管道中。

这样可以通过同时测量不同方向上的超声波的反射信号，来获得更准确的流速和流量数据。

电子处理单元会对不同传感器的测量结果进行综合分析，并根据预设的算法和参数来计算出最终的流量数据。

多通道超声波流量计的应用非常广泛。

它可以用于工业生产过程中对液体流量的实时监测和控制，例如化工、石油、电力、水泥等行业。

这些行业中往往需要对液体的流量进行精确测量和控制，以确保生产过程的稳定和效率。

多通道超声波流量计可以提供高精度的测量结果，并且不受液体性质的影响，因此广受青睐。

此外，多通道超声波流量计还常被用于环境监测领域。

例如，在自来水水源地、污水处理厂等需要实时监测流量情况的地方使用这种流量计进行监测和管理，以保证供水和排水系统的正常运行。

另外，在自动化控制系统中，多通道超声波流量计也可以作为重要的传感器，用于实时监测和调节流量，以实现自动控制和优化生产过程。

综上所述，多通道超声波流量计是一种可靠、精确的流量测量设备，通过利用多普勒效应和超声波的传播速度来实现流量的测量。

它在工业生产和环境监测等领域具有广泛的应用前景。

多通道超声波流量计的测量原理及应用[摘要]介绍了多通道超声波流量计的测量原理及安装要求。

【关键词】多通道；时差法；超声波流量计引言超声波用于气体和流体的流速测量有许多优点。

和传统的机械式流量仪表、电磁式流量仪表相比它的计量精度高、对管径的适应性强、非接触流体、使用方便、易于数字化管理等等。

近年来，由于电子技术的发展，电子元气件的成本大幅度下降，使得超声波流量仪表的制造成本大大降低，超声波流量计也开始普及起来。

多通道（也叫多声道）测量是近年来流量测量的一个研究热点，许多流量计都在原有技术的基础上向多通道测量改进，采用多通道测量有以下两个原因：延长声程和确定截面流速分布。

1、多通道测量超声波流量计测量原理1.1时差法超声波流量计测量原理当超声波束在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，并且其传播时间的变化正比于液体的流速。

因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。

其原理图如图1所示：常用单声道的时差法超声波流量计是以超声波的时间差方法为基础。

利用超声波脉冲在通过液体顺逆两方向上传播速度之差，来求圆管内液体的流量，其关系表达式如下：通过时间指标：与系数Kh相乘，得到体积流量：1.2以确定截面流速分布为目的的多通道测量流体的流态可以分为层流和紊流两种，而单声道测量求出的是声路上的平均线速度，为了求出流量，仅知道这个平均速度是不够的，必须知道流速在横截面上的分布曲线，为此可以在管壁上安装多对换能器，每对换能器声束所在平面与管道轴线相互平行，且每对换能器的测量原理和前面所述的单通道基本相同，利用每个声道测得的数据近似求出横截面上的分布曲线，进而求出平均面速度和流量。

如图2所示是一个3声道测量的例子：1.3延长声程和确定流速分布相结合的多通道测量以2声道测量为例子，其声道从管道截面和侧面上看如图3所示：图中的4个超声波探头都安装在过轴线的同一个平面上，管道同侧的2个探头一个方向向上一个向下，每一路超声波都是经过管壁的的两次反射回到同侧的探头，这样不仅可以延长声程，而且可以得到两个声道测量的平均值，使测量更准确，为了更精确地确定流速分布，还可以采用4声道5声道等。

基于C8051F340多通道超声波无损检测系统的设计
邹毅;罗飞路;李政
【期刊名称】《传感器世界》
【年(卷),期】2007(13)10
【摘要】本文根据脉冲超声波检测的原理,以C8051F340高性能单片机为控制核心,采用高速数据采集卡PCI8001,设计并实现了四通道超声波无损检测系统,为开发多通道、智能超声波无损检测系统搭建了很好的试验平台.采用本设计,可以节约成本、缩短开发周期,经过试验测试,该系统稳定、可靠.
【总页数】4页(P26-29)
【作者】邹毅;罗飞路;李政
【作者单位】国防科技大学;国防科技大学机电工程与自动化学院;国防科技大学【正文语种】中文
【中图分类】TM930
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1.基于C8051F340的航空发动机循环寿命记录系统的设计与实现 [J], 刘艳梅;战立光;朱锐锋;廖丽惠
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Isonic 2008 便携式超声波多通道BC扫描成像检测系统技术参数系统多通道常规通道部分基本功能：计算机一体化的超声成像检测系统，具备多通道A、B、C、TOF、TOFD成像检测功能。

依据标准满足12-400mm壁厚的焊缝及热影响区的自动化检测及手动检测TOFD功能。

每组通道独立设置参数及采集数据，所有通道组合检测记录并生成C扫描三维数据。

可实现检测实时图像显示及自动记录扫描数据，数据包含基本A扫描波形、B扫描图象、TOF当量/声程图谱、TOFD扫描图像，存储为不可修改的只读数据。

系统应将采集到的信号进行数字化图像处理、分析、报告。

包括每个信号采集点的波幅和时基波形数据，满足对缺陷定位和定量的测量精度要求。

系统可通过外接网络数据线满足大容量检测数据的快速采集、传输、存储和处理打印等功能。

仪器及自动化扫查器具备良好的抗干扰能力，保证整套系统在良好的耦合状态下进行数据采集。

1．仪器组成及适用范围：便携式计算机一体化超声成像设备，主机采用8发8收通道常规超声16个探头接口，应按标准要求满足TOFD对12-400mm焊缝的检测（包含热影响区）的覆盖范围，记录与分析。

具有USB接口、内置网卡，可通过网络进行远程操作及数据传送。

2. 仪器TOFD软件功能：数据应以带状图方式同屏同步显示记录，组合模式操作应包含TOFD成像、脉冲幅度/时间门（TOF）图谱、耦合监控条状图、声程/当量MAP图及带状图中相应A超信号的剖面壁厚带状图等模式的组合选择。

各模式带状图的脱机评估记录软件功能应包含完整A超的回放、评估、标记缺陷与生成缺陷列表、带状图的持续变化、幅度闸门和时间闸门。

3．仪器多通道B扫描功能：各组常规探头数据应以带状图方式同屏同步显示记录，并可通过C扫描成像及分析功能对所有通道数据进行合成，包括完整的检测区域面积成像及逐点A超回放。

3．扫查器装置要求：应满足12-400mm壁厚的环焊缝、纵焊缝包括热影响区的检测，配置各种角度及规格尺寸的探头楔块、不同类型缺陷检测要求的TOFD扫查器、具有磁轮编码器的自动化及手动检测扫查器。

超声波测量系统的设计与实现随着科技的发展，超声波测量技术逐渐应用到日常生活中。

它广泛应用于水位测量、流量测量、非接触式距离测量等多个领域，成为了不可或缺的一项技术。

在本文中，将介绍超声波测量系统的设计与实现，包括硬件电路设计、软件设计和调试过程。

硬件电路设计超声波测量系统的主要硬件部分包括发射部分和接收部分，发射部分产生超声波，接收部分接收超声波并处理反射数据。

发射部分采用了压电陶瓷片作为发射器，由信号发生器输入40kHz信号进行驱动，将能量通过发射壁反射到被测物体上。

接收部分采用压电陶瓷片作为接收器，将接收到的声波转化为电信号通过前置放大器放大后输出到主控芯片上进行信号处理。

在硬件设计中，需要考虑到系统的抗干扰性。

在发射和接收过程中，由于电机振动等因素的影响，会产生一些噪声信号。

在设计时需要添加滤波电路，滤除这些干扰信号。

另外，在控制部分还需要加入外接触发电路，将测量信号和触发信号分开处理，避免测量数据的错误。

软件设计超声波测量系统的软件部分主要涉及到信号处理和算法实现。

在信号处理方面，需要对接收的信号进行滤波、去噪和放大等处理，使得得到的数据更加精确可靠。

在算法实现方面，常用的测量方法有时差法和频率计算法。

其中，时差法是常用的测量方法，通过测定接收到的两路超声波信号之间的时间差来计算被测物体的距离。

在实际的软件设计中，还需要考虑到测量精度的问题。

由于超声波在不同介质的传播速度不同，所以在测量距离时需要对介质进行校正，以提高测量精度。

另外，在信号处理和算法实现中需要考虑到信号处理算法的运行速度和效率，以提高整个系统的响应速度。

调试过程在硬件和软件的设计完成后，需要进行整个系统的调试工作。

在调试过程中需要对发射和接收部分进行充分的测试，以保证它们能够正常工作。

在测试时需要注意测量距离的精度和稳定性，以及系统响应速度的快慢。

另外，在调试过程中还需要对测量算法进行校准和调整，以提高测量精度。

结语总的来说，超声波测量系统的设计与实现涉及到硬件和软件两个方面。

多路超声波电路
多路超声波电路是一种用于距离测量和障碍物检测的技术。

它通过发送超声波信号并接收其反射来确定目标物体的位置和距离。

多路超声波电路的设计和应用广泛，可以在各种领域中发挥重要作用。

多路超声波电路的主要组成部分是超声波传感器。

这些传感器通常由发射器和接收器组成，发射器负责产生超声波信号，而接收器负责接收反射信号。

这些传感器通常以阵列的形式布置，可以同时发送和接收多个超声波信号，从而实现多路功能。

多路超声波电路还包括信号处理部分。

接收到的超声波信号经过放大和滤波等处理后，可以得到更稳定和准确的测量结果。

信号处理部分还可以根据具体的应用需求进行进一步的处理，比如提取目标物体的形状和轮廓等信息。

多路超声波电路还可以与其他电子设备进行连接和通信。

例如，它可以与微控制器或计算机进行连接，以实现更复杂的功能和控制。

通过与其他设备的配合，多路超声波电路可以实现自动化操作、智能导航和障碍物避免等功能。

在实际应用中，多路超声波电路具有许多优点。

首先，它具有较高的测量精度和稳定性，可以在不同环境条件下工作。

其次，多路超声波电路对目标物体的材料和颜色没有特殊要求，适用范围广泛。

此外，多路超声波电路还具有快速响应和低功耗等特点。

多路超声波电路是一种重要的技术，在距离测量和障碍物检测等领域具有广泛的应用前景。

通过合理的设计和优化，多路超声波电路可以实现更精确和可靠的测量结果。

未来，随着科技的不断发展，多路超声波电路将在更多领域中发挥重要作用，为人们的生活和工作带来便利和创新。