基于Proteus的脉冲发生器设计与仿真

刘工在呢

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
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
$ C2 K: A6 t% f1 \6 p! k1 R3 w) U) R3 v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
" y# c0 I# Z2 Q$ {9 p) ]5 w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。
' u$ `6 u. t9 g  N$ U关键词:脉冲涡流检测;脉冲发生器;调频;A/D转换;单片机
- o0 b0 _/ R$ Z1引言
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
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
! u7 f$ d4 O2 {* A# z  s% U行安全具有极为重要的作用。然而我军现有的超声
4 t  T! d5 q6 E' j/ b1 e9 v波、磁粉等无损检测技术只能有效检出飞机结构的
. g# o9 p& I5 g  Y+ U; a表层腐蚀凹1,对经常出现在飞机蒙皮表层以下的内
  d% E0 r* R# ]. r9 |1 \+ H5 Z6 S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
# R$ o! ]- q) ~8 w9 V8 }" {$ \7 [奏效B。X-射线虽能检测出内层结构腐蚀，但由于体
0 [5 X$ m6 K3 [  F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
8 m3 P/ u; Y. [: Y( A: M" O: h( i) F线检测的无损检测技术。

研究表明,脉冲涡流检测技术在内层结构腐蚀
2 X0 a1 p7 n4 M1 n' h" a4 {0 g及其他缺陷的定量检测和评估方面具有明显的
, U! {; f2 r3 ~. m# R优势4。与传统涡流检测不同,脉冲涡流的激励电
流为一个具有一定占空比的方波，施加在探头。上
的激励方波会感应出脉冲涡流在被测试件中的
9 Y. @8 F) g4 _- R% @7 C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
# f- \: K# e: S/ @出随时间变化的电压。由于脉冲包含很宽的频
谱,感应的电压信号中就包含重要的缺陷深度信
息。
. {; w) J: ?7 H% @。而作为脉冲涡流的信号发生器,其频率对涡
流的渗透深度乃至检测精度有着重要影响。传统
设计的脉冲信号源,或由于频率不可调而不能适
- E: v% F: D- n" p& d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
测精度不高。文章基于单片机和数字调频技术，
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。
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2脉冲信号发生器的组成及工作要求
6 o, f. u( L3 ?* [脉冲信号发生器的组成包括比较电压产生电
! s' b8 [/ R0 H- Y- o' l2 f! f路、运算放大电路、A/D转换电路、单片机和脉冲信
( S# d; s# k1 b& w号放大电路构成,其系统组成见图1。系统的工作原
8 M& U2 @+ M5 i6 ^3 W( g4 g. j6 d理是,通过调整电位器旋钮产生比较电压信号,该信
号经运算放大器放大输出调频电压信号,然后将该
模拟信号送人A/D转换芯片,转换为数字信号送人
; a  e9 d9 @! g0 |. _5 M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
! A  m" O* _" x. ]: ^& E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