无损探伤仪检定方法研究及检定装置的研制

摘要

探伤仪是我部各机场在飞行保障中必备的设备,其性能的好坏直接关系到飞行安全和各项任务的完成。目前,各机场配备的探伤仪型号多,种类比较复杂。如何保障其性能稳定一直是困扰我们的一个难题。由于仪器的专用性,国内没有合适的对该类设备的检定维护方法。结合国防计量的特殊性,我们在研究无损检测原理的基础上着重进行了检定方法的研究和检定装置的研制与试验应用工作,通过大量的实际应用,使装置得到进一步得完善。本课题包括理论研究和硬件设计实现两部分。其中理论研究主要是针对不同的探伤仪和探头编写适用的检定方法,硬件实现部分主要包括两方面内容,一个是根据实际需要研制测试转换装置,另一个是采用PXI模块研制检定装置主体用以提供各种测试信号。测试转换装置包括电源电路、激励脉冲产生电路、激励脉冲放大电路、前置放大器电路、高频宽带放大器电路、检波及视频放大器电路、衰减器组件等的设计。检定装置主体部分主要由校准管理软件与PXI模块组成。本课题所用的校准管理软件是采用美国国家仪器公司的虚拟仪器开发软件LabWindows/CVI6.0作为系统软件开发平台。用LabWindows/CVI开发的程序简洁,工作效率高、可靠性好、界面灵活,而且容易与数据库管理系统接口,便于检测数据的处理、传输和交换。根据测试的要求所选用的PXI模块包括PXI-1044交流电源14插槽3U机箱、PXI-5152数字化仪模块、PXI-4072数字多用表模块、PXI-5422函数信号发生器模块、PXI-5660 RF信号分析仪模块、PXI-8351零槽控制器、PXI-6115多功能DAQ模块、PXI-4461双路数据采集模块、PXI-2593多路复用器/矩阵模块等。目前,本课题的硬件和软件部分都已完成,这表明本课题的研究与开发工作是成功的,将对我部所属专用探伤设备的检定提供一种更加科学有效的方法。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 无损检测

1.1.1 概述

1.1.2 无损检测方法

1.1.3 无损检测应用

1.2 超声检测

1.2.1 超声检测方法

1.2.2 超声检测的应用

1.3 国防计量工作简介

1.3.1 计量概述

1.3.2 国防军工计量的地位与作用

1.3.3 国防军工计量的特点

1.3.4 国防军工计量的发展目标和发展重点

1.4 探伤仪计量的必要性和迫切性

1.5 本文的内容和结构安排

第二章 无损检测设备的计量内容

2.1 检定内容

2.2 探头校准参数的确定

2.2.1 直探头校准参数的确定

2.2.2 斜探头校准参数的确定

2.2.3 校准系统资源配置的考虑

2.3 检定规程和方法的编修原则确定

2.4 探头参数的测量方法

2.4.1 相对灵敏度的测试方法

2.4.2 频率响应(回波频率)的测试方法

2.4.3 时域响应(回波长度)的测试方法

2.4.4 直探头声轴偏移和声束宽度的测试方法

2.4.5 斜探头 K 值的测试方法

2.5 本章小结

第三章 系统的总体要求和所要达到的技术指标

3.1 系统的总体要求

3.1.1 校准系统总体布局

3.1.2 超声波无损探伤仪测试转换装置面板布局

3.2 系统技术指标

3.2.1 系统基本技术指标

3.2.2 超声波无损探伤仪测试转换装置功能设计指标

3.2.3 超声波无损探伤仪测试转换装置技术指标

3.3 本章小结

第四章 超声探伤测试转换装置介绍

4.1 超声探伤测试转换装置硬件组成框图

4.2 电源电路

4.3 激励脉冲产生电路

4.4 激励脉冲放大电路

4.5 前置放大器电路

4.6 高频宽带放大器电路

4.7 检波、视频放大器电路

4.8 衰减器组件

4.9 本章小结

第五章 软件开发平台介绍

5.1 虚拟仪器概述

5.2 虚拟仪器的构成及其分类

5.2.1 虚拟仪器的硬件平台

5.2.2 虚拟仪器的软件

5.2.3 典型虚拟仪器实例

5.3 虚拟仪器的设计方法

5.3.1 关于 I/O 接口仪器驱动程序的设计

5.3.2 关于仪器面板的设计

5.3.3 关于仪器功能算法的设计

5.4 虚拟仪器的特点

5.5 虚拟仪器开发语言 LabWindows/CVI

5.5.1 LabWindows/CVI 软件的特点

5.5.2 LabWindows/CVI 中对象编程的概念

5.5.3 LabWindows/CVI 下虚拟仪器软件的组成

5.5.4 用 LabWindows/CVI 设计虚拟仪器的步骤与方法

5.5.5 LabWindows/CVI 编程环境

5.6 本章小结

第六章 PXI 总线及所选模块介绍

6.1 概述

6.2 PXI 简介

6.3 PXI 性能特性

6.3.1 电气特性

6.3.2 机械特性

6.3.3 冷却性能

6.3.4 选用 PXI 的主要优点

6.5 本项目所选用的 PXI 模块介绍

6.5.1 PXI-1044 交流电源14 插槽3U 机箱

6.5.2 PXI－5152 数字化仪

6.5.3 PXI-4072 数字多用表模块

6.5.4 PXI-5422 函数信号发生器模块

6.5.5 PXI-5660 RF 信号分析仪模块

6.5.6 PXI-8351 零槽控制器模块

6.5.7 PXI-6115 多功能DAQ 模块

6.5.8 PXI-4461 双路数据采集模块

6.5.9 PXI-2593 多路复用器/矩阵

6.6 本章小结

第七章 校准管理软件的设计分析

7.1 概述

7.2 系统主控程序设计分析

7.2.1 CTS—21 型、CTS—22 型、ECHOPE220 型探伤仪检定程序

7.2.2 kk30 探伤仪检定程序

7.2.3 直探头检定程序

7.2.4 斜探头检定程序

7.2.5 数据处理与输出程序

7.2.6 报表生成与打印驱动程序

7.3 系统软件设计的流程

7.4 校准管理软件的设计分析

7.4.1 探伤仪检定程序的设计分析

7.4.2 直探头检定程序的设计分析

7.4.3 斜探头检定程序的设计分析

7.4.4 数据处理与输出程序的设计分析

7.4.5 报表生成与打印程序的设计分析

7.5 人机交互界面的设计与管理分析

7.5.1 主程序控制面板的设计分析

7.5.2 CTS-22 型探伤仪检测面板的设计分析

7.5.3 “水平线性检定”检测面板的设计分析

7.5.4 测量数值输入面板的设计分析

7.5.5 测量数据保存面板的设计分析

7.5.6 报表生成面板的设计分析

7.6 本章小结

第八章 系统可靠性及性能测试结果

8.1 可靠性和维修性指标

8.2 MTBF 分析

8.3 系统可靠性分析

8.4 性能指标测试结果

8.5 检定装置测试结果重复性分析

8.6 本章小结及结论

第九章 结论和进一步的改进措施及设想

9.1 结论

9.2 改进措施与设想

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文