基于Proteus的脉冲发生器设计与仿真

刘工在呢

6 c( E* S" ?! K1 A6 k( A) m摘要:针对脉冲涡流检测的需要,设计了可调频的脉冲信号发生器。以简单、可调的比较电压发生电路为控制源,先
: G2 W8 T' j% q* a4 _将比较电压经μA741放大后送人ADC0832进行A/D转换,再将所得的数字信号送人单片机AT89S51,在单片机软
3 f! }! W8 o. @- P' O! y* b! A件控制"下输出一-定频率的脉冲信号。硬件设计省去了传统的调频电路,简化了结构;软件设计采用中断控制A/D转
换,避免了数据的重复采集。Proteus 仿真结果表明,系统设计正确,运行可靠。
) r7 Y7 |9 I# v( p关键词:脉冲涡流检测;脉冲发生器;调频;A/D转换;单片机
1引言
* x. C6 G( e% F4 X% J& k" [: d飞机结构损伤调查表明,腐蚀是各类飞机结构
的最主要损伤形式之一-,也是许多结构突然断裂的
% I0 }1 b& [, H6 q+ m; I4 [: N0 _+ \主要诱因，如起落架外筒、螺旋桨毂、机翼等构件的
突然断裂"。因此，飞机结构腐蚀的检测对于确保飞
- o$ n% C2 q3 u) U! ]行安全具有极为重要的作用。然而我军现有的超声
波、磁粉等无损检测技术只能有效检出飞机结构的
表层腐蚀凹1,对经常出现在飞机蒙皮表层以下的内
3 W. `; V/ a4 U7 ]层结构腐蚀,如机翼蒙皮下的翼肋、T型帽、螺母
孔、加强筋、液压管道的内壁等腐蚀的检测却难以
7 _7 ~9 ^( c1 j. C" |$ C. e% R奏效B。X-射线虽能检测出内层结构腐蚀，但由于体
- u8 w" z# D# X8 d% A5 ^积庞大,很难用于外场飞机的原位检测。因此，迫切
需求一种能够在外场对飞机内层结构腐蚀进行在
线检测的无损检测技术。

3 p' x* d% ?4 p0 u* L/ b研究表明,脉冲涡流检测技术在内层结构腐蚀
+ \0 J, l$ R- ?及其他缺陷的定量检测和评估方面具有明显的
" Y: k7 w# U2 t" |' Z. N优势4。与传统涡流检测不同,脉冲涡流的激励电
4 ]+ U* P0 o4 E流为一个具有一定占空比的方波，施加在探头。上
4 B% M5 r) e) r) _5 [. O; x- L的激励方波会感应出脉冲涡流在被测试件中的
传播,此脉冲涡流又会感应出一个快速衰减的磁
场,随着感生磁场的衰减,检测线圈，上就会感应
8 W! {; g, N& C  m' ^出随时间变化的电压。由于脉冲包含很宽的频
/ f0 C: q/ _- g4 T. X( L) O谱,感应的电压信号中就包含重要的缺陷深度信
息。
。而作为脉冲涡流的信号发生器,其频率对涡
6 G7 D" {+ d2 H& h/ J& V. e流的渗透深度乃至检测精度有着重要影响。传统
7 Q- O' l- v* t  K; J& s设计的脉冲信号源,或由于频率不可调而不能适
' w% _- K# \/ h1 l9 b应深度不同的缺陷检测;或虽可调频,但由于采
用腹杂的模拟电路设计,易受温度等因素干扰,检
8 P  P$ n; w) w& v3 l测精度不高。文章基于单片机和数字调频技术，
9 H( f4 y7 R( Z( B4 o8 h! L& v- s, I对新型可调频脉冲信号发生器的设计与仿真进
行了探讨,以期为脉冲涡流检测技术的应用奠定
技术基础。
4 a9 P% J3 m! t2 Q/ Z
0 D" ~6 g- N2 z7 N2脉冲信号发生器的组成及工作要求
脉冲信号发生器的组成包括比较电压产生电
. r1 ~6 s+ T, A% A" X4 e路、运算放大电路、A/D转换电路、单片机和脉冲信
* d, P$ l* K' V: Z" C号放大电路构成,其系统组成见图1。系统的工作原
% Q$ ]# D/ m4 Y; S1 Z# w% F) w- Q理是,通过调整电位器旋钮产生比较电压信号,该信
" P- P6 L2 K' W& H) Z号经运算放大器放大输出调频电压信号,然后将该
* ?9 B: ~8 K- j5 c+ F模拟信号送人A/D转换芯片,转换为数字信号送人
单片机,单片机再将此数字信号处理变换为-定频
率的脉冲信号。由于单片机的放大功能有限,为使
- m: p6 I  W/ D' ^检测线圈能够感应出-定强度的涡流,对单片机输
出的脉冲信号进行了放大。
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X-射线虽能检测出内层结构腐蚀，但由于体积庞大,很难用于外场飞机的原位检测