连杆衬套与底孔贴合度的超声波检测技术研究

摘要

超声波无损检测是无损检测领域中最重要的技术之一，由于其具有检测可靠性高、检测范围广、检测速度快的优点，已广泛地应用于工业生产、在线质量监测和医学检测等领域。随着当代科学技术的飞速发展，促使超声波无损检测向智能化、数字化、图像化和集成化方向发展。
　　 连杆是发动机的关键部件之一，连杆衬套与底孔的贴合度制约着连杆的使用性能的优劣。目前针对于连杆衬套贴合度的检测常采用破坏性抽检的方法，其存在浪费工件、效率低、可靠性低等缺点。本课题采用超声无损检测方法对其进行检测，并对检测原理及方法进行了研究。
　　 本论文以超声波脉冲反射式检测方法为理论依据，以工业应用为目的，以ARM开发平台和超声波发射电路、回波信号接收和采集电路为硬件核心，以嵌入式Linux为软件的开发平台，设计了用于连杆衬套贴合度检测的超声检测系统。
　　 论文首先介绍了超声无损检测国内外研究进展及发展趋势，说明了课题的研究背景与意义，并阐述了超声检测的基本理论知识。在论文中重点介绍了硬件系统设计，其包括超声波发射电路和回波信号接收采集电路;在软件设计端，成功地将嵌入式Linux操作系统移植到ARM开发平台，并相应开发一些驱动程序，为从下一步的数据处理做好了基础。
　　 在论文最后对课题的研究工作进行了总结，并对进一步研究工作进行了一些技术上的展望。

目录

摘要

CONTENTS

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 无损检测技术概述

1．2．1 无损检测简述

1．2．2 超声检测简述

1．3 超声检测技术的国内外研究与发展趋势

1．3．1 超声检测技术国外研究进展

1．3．2 超声检测技术国内研究进展

1．3．3 超声检测技术的发展趋势

1．4 课题研究概况

1．4．1 课题来源

1．4．2 课题研究意义

1．5 论文主要研究内容和安排

第二章 超声波检测基本理论

2．1 超声波的物理基础

2．1．1 超声波的类型

2．1．2 超声场的特征参量

2．1．3 超声波的衰减

2．1．4 超声波单一界面上垂直入射特性

2．2 超声波检测的工作原理与方法

2．2．1 脉冲透射法

2．2．2 脉冲反射法

2．2．3 共振法

2．3 超声检测系统的构成

2．3．1 超声探头

2．3．2 测量试块

2．3．3 超声探伤仪

2．4 缺陷评判

2．4．1 缺陷的定位分析

2．4．2 缺陷的定量分析

2．4．3 缺陷的定性分析

2．5 本章小结

第三章 超声波检测系统总体方案设计

3．1 检测系统的总体设计

3．2 硬件模块设计

3．2．1 超声波发射模块

3．2．2 回波信号接收采集模块

3．2．3 嵌入式系统开发模块

3．3 软件设计模块

3．3．1 嵌入式操作系统的选择

3．3．2 应用程序功能模块

3．4 本章小结

第四章 硬件系统设计

4．1 超声波探头的选择

4．1．1 探测频率的选择

4．1．2 探头晶片尺寸的选择

4．1．3 探头类型的选择

4．1．4 探头耦合剂的选择

4．2 超声波发射电路设计

4．2．1 隔离驱动放大电路

4．2．2 超声波激励电路

4．3 信号调理电路设计

4．3．1 限幅保护电路

4．3．2 回波信号放大电路

4．3．3 带通滤波电路

4．4 信号采集模块电路设计

4．4．1 A／D转换电路

4．4．2 FIFO的选择

4．4．3 数据采集模块接口设计

4．5 硬件系统的工作时序

4．6 硬件电路抗干扰设计

4．7 本章小结

第五章 软件设计平台的搭建

5．1 嵌入式Linux开发环境的构建

5．1．1 交叉编译环境的构建

5．1．2 配置SecureCRT和DNW

5．2 Bootloader的实现

5．2．1 bootloader简介

5．2．2 U-boot的分析

5．2．3 U-boot的移植

5．3 Linux内核的移植

5．3．1 Linux内核简介

5．3．2 Linux内核的定制

5．4 制作根文件系统

5．4．1 根文件系统简介

5．4．2 yaffs文件系统的制作

5．5 Linux设备驱动

5．5．1 Linux设备驱动程序简介

5．5．2 设备驱动程序的加载

5．5．3 LCD的驱动

5．6 本章小结

第六章 系统调试与试验分析

6．1 硬件系统的调试

6．2 超声检测试验

6．2．1 实验一：超声波在不同材料下的传播分析

6．2．2 实验二：不同缺陷位置对超声检测回波信号的影响

6．3 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读学位期间发表论文及专利

声明

致谢