基于STM32的超声智能检测系统研究

发布时间：2017-11-08 01:04

  本文关键词：基于STM32的超声智能检测系统研究

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【摘要】：石油天然气长输管道由于长期运行的原因,往往都存在腐蚀、变形等损伤,严重时还会造成管道的泄露甚至发生重大生产事故,因此定期对管道进行检查是保障其安全运营维护的重要措施。超声检测作为五大常规检测技术之一,广泛应用于石油管道探伤、材料测厚、航空航天无损检测等诸多领域,但传统的模拟探伤仪存在着精度不高、不能存储等缺点。针对上述问题,本论文以超声脉冲反射探伤理论为基础,借助ARM嵌入式系统和虚拟仪器的强大功能,设计了一套数字化超声智能检测装置。本系统采用模块化设计方案,方便系统功能的改进升级,且便于系统维护。首先根据超声波基本原理对系统方案进行了设计,完成了硬件电路的设计并对其可行性进行了仿真验证,实现进行信号发射与接收的实验装置,具体内容和成果主要体现在以下几方面:第一部分依据超声检测的原理对超声智能检测系统方案进行了设计,完成系统核心器件的选型及软件平台的选择。选用STM32作为主控芯片,不仅性价比高、功耗低,还具有诸多接口,可以实现对系统后期的拓展,提高了系统的灵活性;采用LabVIEW设计上位机软件,其程序设计简单,可以减少系统的开发周期以及成本。通过将STM32和LabVIEW有机结合,提高了系统的智能仪器化程度。第二部分主要完成了发射电路、接收电路以及电源的设计。发射电路采用MOSFET作为电路的核心,使用STM32产生触发信号,经驱动光耦隔离后驱动MOSFET使发射电路产生高压脉冲信号,以此激励超声波换能器产生超声波。信号接收电路设计完成了回波信号的限幅、放大、滤波以及采样等功能,接收电路中都选用了低噪声、低漂移、高精度、高可靠性的集成电路芯片以保证系统的可靠性。电源设计主要包括高压电源和芯片供电电源的设计:以UC3845为核心设计了反激式高压电源,为发射电路提供高压信号;芯片供电电压通过设计LM2596S-3.3、LM2596S-5.0及极性转换器电路得到。第三部分完成了系统软件的设计开发,其中包括STM32主程序以及LabVIEW上位机应用软件等。实现了STM32与LabVIEW之间的通信,完成了上位机系统检测和DAC曲线拟合的程序设计。最后对整个超声智能检测系统的电路进行了调试,依次对各个电路的进行了测试,研究了不同的参数以及不同信号对超声检测电路的影响,实验结果表明系统达到了预期的设计目标。
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE973.6;TB559

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本文编号：1154891