[嵌入式设计]管材焊缝涡流探伤仪设计的研究-毕业论文.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流嵌入式设计管材焊缝涡流探伤仪设计的研究-毕业论文.精品文档.毕业设计(论文)管材焊缝涡流探伤仪设计的研究院 别控制工程学院专业名称测控技术与仪器班级学号 学生姓名 指导教师 2012年6月15日管材焊缝涡流探伤仪设计的 研究摘 要近年来,随着工业的不断发展,对产品的质量要求也不断的提高,钢管在国民经济中占有着重要的地位。为了提高管材产品的质量、降低劳动强度、减少工业应用事故,就要对管材进行无损检测。无损检测是在不破坏管材的前提下,检查工件宏观缺陷或测量工件特征的各种技术方法的统称。无损检测是工业生产中实现提高质量、改进工艺和提高劳动生产率、节
2、约原材料的重要手段,也是设备安全运行的重要监测手段。涡流检测作为五大无损检测手段之一,其检测快速、成本低、易于实现自动化检测,应用于非铁磁性管子,已是非常成熟的技术,它不单能探测出缺陷,并可以利用阻抗平面技术分析出缺陷所在的位置与深度。然而涡流检测也存在其局限性,如将它简单地应用于铁磁性材料的管材,涡流只能集中在表面,无法渗透到材料的内部,得不到预期的结果,这就提出如何使用最佳参数进行管材焊缝涡流检测这一课题。本设计根据制管控制工艺要求,首先采用单片机作为控制器,进行控制装置的硬件电路设计,应用程序的设计,其次,进行模拟调试。分别设计了涡流检测电路,采集与处理电路,键盘显示电路、控制电路等。关
3、键词:涡流检测,工业制管,无损检测Research on eddy current flaw detector on Steel Pipe AbstractAlong with industrial continuous development, the requirement of products quality is higher and higher, steel pipe take a important part in industrial. With the view of improving steel pipes products quality, lowering the
4、labour intensity, and minimizing industrial accidents, we must have an automatic crack testing. Non-destructive testing due to defective and change by using some physical quantities of materials, measuring the change, so as to judge the existence of defects within the material.Non-destructive testin
5、g is to achieve the control of quality in the industrial production, save raw materials,improve process and improve the labor productivity of important means, but is also an important means of monitoring the safe operation of equipment.Eddy current testing is one of the five conventional methods of
6、detection for the fast detection speed , very suitable for the detection of conductive surface and near the surface crack. However, the eddy current testing also has its limitations, such as is vulnerable to detection parameters affect false defect signal, prone to error detection.It is proposed how
7、 to use the best parameters for the task bar surface eddy current crack detection.According to the pipe control process requirements of the design , we use SCM as the controller, the design of the control device hardware circuit,the design of applications and simulation debugging. Including eddy cur
8、rent detection circuit design, acquisition and processing circuit design, the keyboard and display circuit design, control circuit design. Corresponding to the various modules of the application design.Keywords: Eddy Current Testing,Industrial Pipe,Nondestructive Testing目 录1 绪论51.1 课题研究背景及目的51.2 国内外
9、管材切割机的发展51.2.1 国内研究状况51.2.2 国外研究成果61.3 国内外涡流探伤仪研究状况和研究成果71.3.1 国内研究状况及成果81.3.2 国外研究状况及成果81.4 涡流检测的优越性81.5 课题的研究方法81.6 论文构成及研究内容91.6.1 论文构成91.6.2 研究内容92 总体方案设计102.1 管材制管工艺102.2 管材涡流探伤仪系统组成与工作原理102.2.1 系统组成102.2.2 工作原理113 硬件设计133.1 涡流检测探头设计133.2 被检管材扫查形式153.3 探头架153.4 马鞍形焊接切割机163.4.1 控制原理163.4.2 技术参数1
10、73.5 AT89C51单片机系统设计193.5.1 涡流检测电路203.5.2 数据采集与处理电路213.5.3 键盘显示电路223.6控制电路233.6.1 探头间隙跟踪的逻辑控制233.6.2 探头逻辑控制板主要功能253.6.3 探头逻辑控制板主要电路设计254 各组成部分功能274.1 下位机274.2 工控机274.3 坐标采集系统275 检测校正295.1 管材涡流检测中检测参数分295.1.1 棒材涡流检测实验总体说明295.1.2 课题试件选材依据与实验设备简介305.1.3 棒料裂纹加工305.2 管材涡流检测提离实验315.3 棒材涡流检测频率实验346 管材涡流检测裂纹
11、参数分析366.1 裂纹深度与输出信号幅值和相位之间的关系366.2 裂纹宽度与输出信号幅值和相位之间的关系386.3 本章小结397 软件设计417.1 单片机子系统软件417.1.1 下位机CPU 板单片机控制程序417.1.2 探头逻辑控制板单片机控制程序437.2 数据采集系统软件477.3 键盘显示系统软件497.3.1 键盘处理控制程序497.3.2 LCD显示程序50结 论52致 谢53参考文献54附 录551 绪论1.1 课题研究背景及目的每年都有大量的管材广泛地应用于相关的工业领域,如建筑、采油和桥梁等工程领域,为了完成长尺度和大跨度的需要,有时要将数十根或数百根拉杆通过连接
12、部件连接起来,实际工作中,任何一根发生断裂都会造成巨大的事故。管材的无损检测直接影响到经济效益和人员的生命安全,世界各国都对金属管材的质量检测给以高度的重视。无损检测是在不破坏管材的前提下,检查工件宏观缺陷或测量工件特征的各种技术方法的统称。常规无损检测方法有:超声检测、射线检测、磁粉检测 、渗透检验 、涡流检测。 涡流检测作为五大常规检测手段之一具有易耦合、速度快、成本低、易于实现自动化检测等优点,非常适合于检测导电物体表面以及近表面裂纹。常见的金属材料可分为两大类:非铁磁性材料和铁磁性材料。前者为铜、铝、钛及其合金和奥氏体不锈钢;后者为钢、铁及其合金。常规涡流探伤应用于非铁磁性管子,已是非
13、常成熟的技术,它不单能探测出缺陷,并可以利用阻抗平面技术分析出缺陷所在的位置与深度。然而,将它简单地应用于铁磁性材料的钢管,却得不到预期的结果。涡流只能集中在表面,无法渗透到材料的内部。除此以外,铁磁性材料的磁畴结构,将对涡流检测信号产生极大的干扰,足以把缺陷信号完全淹没,而无法得到有用的信息。如何选取最佳的检测参数,达到测试系统最高检测精度将是提高表面裂纹的检测灵敏度、降低漏检等现象的发生主要途径。本课题通过检测参数和裂纹缺陷参数的基于实验模型的研究,得出了裂纹尺寸参数、检测参数与输出信号阻抗之间的规律,通过这些研究,为检测系统的系统设计和裂纹尺寸量化提供了理论基础;以此可以大大的提高管材表
14、面裂纹的检测灵敏度,降低漏检、误检等现象的发生。1.2 国内外管材切割机的发展1.2.1 国内研究状况我国,管材切割机的发展先后经历了三个阶段。第一阶段:引进国外先进技术。如从德国引进了DORSTENER公司仿制的YTONG切割机及生产技术建设了天津建材制品有限公司加气混凝土生产线及爱舍(上海)新型建材有限公司;从韩国引进了德国Vv3EHRHAHN第二代技术二手设备建设了胜利油田营海建材有限责任公司加气混凝土生产线。第二阶段:不断的消化吸收及模仿。如:中国东北建筑设计院在测绘6米HEBEL切割机的基础上,改进设计成3.9m长杆式切割机,由陕西玻璃纤维厂制造约1520套;常州加气混凝土中心在参观
15、学习北京加气混凝土厂引进的DORSTENER公司仿Y11CING切割机基础上,进行了简化设计,制造了仿YTONG切割机,装备于山东焦家金矿加气混凝土生产线;常州加气混凝土中心仿制了常州加气混凝土有限公司的HETEN切割机设计了分步式切割机,由常州天元工程机械有限公司制造,装备于山东石横电厂、上海宇山红新型建材有限公司(二线)等。第三阶段:自主研发。如:翻转切割机1974年由国家建筑材料工业总局组织中国建筑东北设计院,在北京加气混凝土厂进行坯体翻转试验的基础上,在原哈尔滨工业加工厂边设计,边制造,边安装,建设了并建成年产10万m3加气混凝土生产线,采用了现场边设计、边制造、边安装、边调试、边建厂
16、方式自主研制成功了6m地面翻转切割机,并建成生产线,地面翻转切割机逐浙成为我国加气混凝土工业主要机型。翻转切割机的研发成功,对我国加气混凝土工业发展作出了巨大贡献;预铺钢丝提升卷切式3.9m切割机二十世纪八十年代,为了满足加气混凝土生产建设的需要建材工业部组织北京市建材设计所与常州建材设备制造厂合作,研制了预铺钢丝提升卷切式3.9m切割机。1.2.2 国外研究成果国外生产制造切割机或拥有切割机技术的有:、求劳克斯(DUROX)公司、伊通(YTONG)公司、司梯玛(STEMA)公司、海波尔(HEBEL)公司、道斯腾(DORSTENER)公司、威汉(Vv3EHRHAHN)公司、西波列斯(SIPOR
17、EX)公司、乌尼泊尔(UNIPOL)公司、赫腾(HETEN)公司等。按坯体切割时的姿态可分为两类:1、保持浇注硬化时的水平状态进行切割。2、将坏体翻转90。侧立后进行切割。前者有西波列克(SLPOREX)技术、求劳克斯(DUROX)技术、海波尔(HEBEL)技术、乌尼泊尔(UNIPOL)技术、司梯玛(STEMA)技术、威汉(WEHRHAHN)第一代技术;后者有伊通(YTONG)技术、完全仿制YTONG的道斯腾(DORSTENER)技术以及对YTONG技术进行了简化并改动的赫腾(HETEN)技术。另外,还有将中国地面翻转技术与YTONG技术结合而成的威汉(WFHRHAHN)第二代技术1。1.3
18、国内外涡流探伤仪研究状况和研究成果1.3.1 国内研究状况及成果国内的大型钢厂对管材产品质量要求非常高,若检测不出管材表面的质量缺陷,就会严重影响到后续产品的生产,但长期以来,国内很多质量检查部门只能依靠肉眼去判断钢管的质量状况,在这种情况下,误检、漏检的事件时有发生,每年由于质量问题而引起的损失相当严重。因此,国内各大钢厂急需建立一套可以准确、有效的检测钢管表面缺陷的高效自动化的检测设备。在我国,涡流检测技术的应用可以追溯到上世纪60年代初。当时,航空、有色金属和冶金各部门已开始采用涡流法来检测管材、成型金属管的表面缺陷。80年代中期,由于涡流检测技术局限于导电材料的表面检测,且在可靠性和分
19、辨力等方面尚存在较大的不足,它在各工业部门的应用推广一度不如超声、射线和磁粉等常规检测方法那么普遍。直至80年代后期,涡流检测技术在理论研究、工业应用、设备研制、人员培训和标准制定等方面才取得重大的突破。当前,涡流检测的应用领域己扩展到核工业、航天、航空、机械、冶金、石油、化工、电力、有色金属及汽车等部门。随着工业生产和科学技术发展对无损检测提出的更高要求,以及电子和计算机技术的飞速发展,可以预见,涡流检测技术的应用必将日趋广泛。至今,我国在学习、借鉴外国技术的基础上,不断消化、吸收,并结合实际情况,在涡流无损探伤领域不断自主研发新产品。近年来成果不断,我国率先推出多功能智能化涡流探伤仪、多频
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