1、本科毕业设计 (论文 )开题报告 电气工程及自动化 金属工件裂纹探伤检测 一、课题研究意义及现状 随着现代工业的进步，无损检测技术得到了飞速的发展。与此同时，也给其自身提出了更加高的要求。发展和应用比较成熟的一些无损检测技术，已经在长期的使用中逐步显示出自身存在的某些局限性。为了充分的发挥无损检测的自身优势，必须开发新的技术，讲无损检测推向新的发展高峰，这是我们的首要任务。 超声波无损检测技术是建立在超声波的基础上的高精度检测技术。超声波的传播机理是超声波探头产生高频振动引起接触材料的振动，根据惠更斯原理，超 声波可以在介质中不断向前传播。超声波有类似电磁波的性质，如反射，折射和衍射等。超声波
2、检测技术正是利用了它的这些性质。和其他的检测方法相比，超声波无损检测具有更广泛的引用，超声波无损检测的有点是适用广泛，金属，非金属和复合材料都行；对人体和环境无危害；设备携带方便。因此我们必须重视超声波无损检测在现实中的应用研究。 超声波是频率高于 20000 赫兹的声波，它方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。 本世 纪三、四十年代是发无损检测发展的初期，只有西方少数几个工业发达的国家，运用磁粉、浸透等简单的洁厕方法。 1935 年，第一台 X 射线探伤机试制成功，超声波探伤法也在
3、这时提出。这一时期主要对造船和军事工业中零件的焊缝和铸件进行探伤。 五、六十年代是发展较快的时期。这一时期由于军事工业飞速发展，帝国主义国家之间相互竞争，需要大幅度提高材料的承载能力和产品质量，迫切需要许多高效率的探伤仪器。超声波，涡流等仪器相继问世，并且发展飞快。 七十年代是发展的兴旺时期，随着现代科学技术的突飞猛进，无损检测的理论、实验手段和的仪器 设备都发展迅速。 现代无损检测技术中 ,超声成像技术是一种令人瞩目的新技术。超声图像可以提供直观和大量的信息 ,直接反映物体的声学和力学性质 ,有着非常广阔的发展前景。现代超声成像技术都是计算机技术、信号采集技术和图象处理技术相结合的产物。数据
4、采集技术、图象重建技术、自动化和智能化技术以及超声成像系统的性能价格比等发展直接影响超声检测图像化的进程。现代超声成像技术大多有自动化和智能化的特点 ,因而有许多优点 ,如检测的一致性好 ,可靠性、复现性高 ,存储的检测结果可 随时调用 ,并可以对历次检测的结果自动比较 ,以对缺陷做动 态检测等。目前已经使用和正在开发的成像技术包括 :超声 B 扫描成像 ,超声 C 扫描成像、超声 D 扫描成像 ,SAFT(合成孔径聚焦 )成像 ,P 扫描成像 ,超声全息成像 ,超声 CT 成像等技术。 二、课题研究的主要内容和预期目标 学习无损探伤的基础知识，利用超声波实现对金属工件裂纹的检测，通过单片机进
5、行数据处理。 1）设计 目标 了解市场上的无损探伤设备；熟悉单片机基础，了解 51、 AVR 单片机之间不同的功能和各自的优缺点和其软件设计，熟悉电路板设计制作等，为将来发展打下基础。 2）本设计的主要内容如下： （ 1）分析工件裂纹探伤的 基本原理； （ 2）研究超声波发生电路，接收电路； （ 3） 研究超声波无损探伤的测定方法； （ 4）研究使用单片机发生、接收并处理超声波的方法； （ 5）研究液晶显示探伤结果的方法； （ 6）合理选择芯片，合理设计电路，尽可能使功耗降低。 三、课题研究的方法及措施 本课题重点是在超声波发射和接收硬件电路的设计和单片机软件的设计。 主控芯片为一块 ATme
6、gal16 单片机，由单片机发出信号，控制超声波发生电路发出超声波，对金属工件进行探伤，并由接收电路接收，再由单片机进行数据处理，最后在液晶显示探伤结果。 本课题的关键在 于系统各个硬件电路的设计和制作，对数据处理和液晶的界面布局的设计，以及考虑到功耗的问题。 系统设计的原理示意图如下： 四、课题研究进度计划 2011 年 6 月 7 日至 2011 年 8 月 31 日：确定课题，明确设计任务，查找资料，和导师沟通并确定总体设计方案； 2011 年 9 月 1 日至 11 月 10 日：明确设计任务，收集资料，确定设计方案，完成外文翻译、文献综述及开题报告。 2011 年 11月 21 日至
7、 2012年 1月 8 日：确定主控芯片，主要模块，完成主电路的设计； 2012 年 1 月 9 日至 2012 年 3 月 1 日：研究具体的实现细节，完成系统的软件设计； 2012 年 3月 2 日至 2012年 4月 4 日：撰写、修改与完善毕业论文，提交所有电子文档材料，并做好毕业论文答辩的 PPT，准备答辩。 五、参考文献 1李湘洲 .无损检测技术发展史略 J.科学技术与辩证法 ,1991,(3):3538 2W Dallas, O Polupan,S Ostapenko. Resonance ultrasonic vibrations for crack detection in
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9、raphyJ. Nuclear Engineering And Technology. Vol.39 No.5 October 2007： 637646 超声 波发生电路 MCU 液晶显示 超声波接收电路 5江学荣 ,杜好阳 .无缝钢管超声导波检测技术 J.广东电力 , 2002,10,15(5):3335 6庞勇 , 韩焱 .超 声 成 像 方 法 综 述 J.华 北 工 学 院 测 试 技 术 学 报 ， 2005，15(4):280284 7杨杰 .浅谈射线检测技术的发展 J.河南化工， 2010,6,27(6):3335 8刘宝 ,徐 彦 霖 ,王 增 勇 ,孙朝明 .涡 流 检 测 技 术 及 进 展 J. 兵 工 自 动 化 , 2006,25,(3):8082 9刘桂莉 .关 于 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 的 教 学 探 讨 J. 中国校外教育中旬刊 ,2011,(07):5555 10焦政 .磁粉检测的可靠性 J.安徽化工 ,2006,(4):5455 11刘晴岩 .液体渗透检测的可靠性 J无损检测 , 2002,9,24,(9) :381383 12关卫和 ,徐北琼 .无损检测技术的进展 J.安徽科技 ,1996,(08):45
