Разработка блока возбуждения для дефектоскопии плоской поверхности ферромагнитных объектов

Техническое задание к курсовому проекту.

Разработать:

Блок возбуждения для дефектоскопии плоской поверхности ферромагнитных объектов.

Устройство включает в себя :

1. Генератор дискретной (синусоидальной) частоты с параметрами:

макс. диапазон частот:1КГц-2,5МГц

(рабочий диапазон частот задает оператор в пределах максимального);

ток: 10 мА;

число дискретов в диапазоне: от 10 до 20;

коэффициент гармоник не более 1% :

2. Нагрузкой для генератора служит катушка размещенная на объекте контроля:

число витков возбуждающей катушки: 20;

число витков измерительной катушки: задается оператором от 10 до 20;

диаметр возбуждающей катушки: от 4 до 20 мм;

диаметр измерительной катушки: задается оператором от 4 до 20 мм;

длина катушек: от 2 до 15 мм:

Свойства объектов контроля:

m=1−10;

s=5−10 MCм/м;

Площадь контролируемого участка S=5 см2;

Основные технические характеристики

и условия эксплуатации:

    • габариты: 100×50×100 (мм);
    • масса: не более 0,3 кг;
    • диапазон рабочих температур: от 5 до 45 оС;
    • влажность: от 30 до 90%;
    • давление: от 700 до 800 мм.рт.ст.;

1.Введение.

Вихретоковые методы контроля основаны на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля. В качестве преобразователя используют обычно индуктивные катушки. Синусоидальный ток, действующий в катушках ВТП, создает электромагнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в электропроводящем объекте. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на измерительную катушку преобразователя, наводя в ней ЭДС или изменяя ее полное электрическое сопротивление. Регистрируя напряжение на зажимах катушки, получают информацию о свойствах объекта и о положении преобразователя относительно него. Особенность вихретокового преобразователя в том, что его можно проводить без контакта преобразователя и объекта. Получение первичной информации в виде электрических сигналов, бесконтактность и высокая производительность определяют широкие возможности автоматизации вихретокового контроля. Одна из особенностей ВТМ состоит в том, что на сигналы преобразователя практически не влияют влажность, давление и загрязненность газовой среды, радиоактивные излучения, загрязнение поверхности объекта контроля непроводящими веществами. Однако им свойственна малая глубина зоны контроля, определяемая глубиной проникновения электромагнитного поля в контролируемую среду. Сильное влияние на полученные результаты оказывают нелинейные искажения сигнала, подаваемого на задающую катушку. Для обеспечения универсальности, установка начальных условий, а также обработка полученной информации современных преобразователей должна осуществляться при помощи компьютеров, тогда каждый режим работы преобразователя будет обрабатываться отдельной программой. В данной работе разрабатывался генератор синусоидального сигнала для накладного вихретокового преобразователя, амплитуда тока в котором порядка 10 мА, а нелинейные искажения порядка 1%. Частота сигнала должна задаваться программным путем, с использованием микропроцессорной техники.

Ниже приводятся типы уже существующих преобразователей:

Тип

Частота токавозбуждения, кГц

Скоростьконтроля

Объект контроля

Вид дефекта

ВД-30ПВД-31П

4; 16; 64; 300

0,5−30,5−4

Ферро- и неферро-магнитные пруткии трубы 1−47 мм

Трещины, раковины, плены и т. д.

ВД-23П

130; 1000; 20 000

0,5−5

Проволока 0,02−5мм

Расслоения, трещинызаусенцы

Дефектомат2.189

0,2; 2,5; 10; 30; 90

1,2; 5; 15

Трубы и прутки3−135 мм

Трещины, раковины, плены

2. Структурная схема разрабатываемого устройства.

  • БВ — блок возбуждения; (нужно разработать в этом семестре)
  • ВТП — вихретоковый преобразователь;
  • БО — блок обработки;
  • АЦП — аналого-цифровой преобразователь;
  • ОК- объект контроля;

3. Блок возбуждения (БВ).

Блоком возбуждения в данном устройстве является широкополосный генератор напряжения синусоидальной формы. БВ состоит из синтезатора частот (СЧ) и

формирователя сигнала (ФС) заданной формы. Рассмотрим их структурные и электрические схемы более подробно.

Блоквозбуждения

3.1. Структурная схема СЧ.

fc — частота сигнала подающегося на вход формирователя сигнала

3.1.1. Опорный генератор (ОГ).

В качестве ОГ выбираем генератор с кварцевым резонатором на 16 МГц микросхема РК374.

3.1.2. Счетчики -делители частоты M и N.

Счетчик М служит для задания шага изменения частоты. Счетчик N необходим для обеспечения сетки частот изменяющихся с заданным шагом fог/M. Предполагается что счетчики управляются цифровым кодом с ЭВМ. Выбираем счетчики серии КР1554ИЕ10 (аналог -74ALS161AN фирмы National, USA). Микросхема КР1554ИЕ10 — это четырехразрядный двоичный синхронный счетчик. Счетчик запускается положительным перепадом (фронтом) тактового импульса на входе С. Сброс всех триггеров счетчика в нулевое состояние осуществляется по общему входу R (инв.). Режим параллельной загрузки информации устанавливается подачей напряжения низкого уровня на вход разрешения параллельной загрузки PE (инв.), при этом предварительно установленная на входах D0… D3 информация по фронту импульса на входе С записывается в триггеры счетчика. Для синхронного каскадирования микросхема КР1554ИЕ10 имеет вход разрешения счет ЕСТ, вход разрешения переноса ЕСR и выход переноса CR. Счетчик считает тактовые импульсы, если на входах ECT и ECR подано напряжение высокого уровня. Вход ECR последующего счетчика соединяется со входом CR предыдущего счетчика.

Условно-графическое обозначение

КР1554ИЕ10

Таблица назначения выводов

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12