STM32超声管道检测系统开发！

2万 · 2019-11-11 13:21

免责声明：
此**，只为探讨技术开发。如果有人根据此**制作、设计产品，并由此产生的安全隐患，本人概不负责。

2万 · 2019-11-11 13:21

石油天然气长输管道由于长期运行的原因，往往都存在腐蚀、变形等损伤，严重时
还会造成管道的泄露甚至发生重大生产事故，因此定期对管道进行检查是保障其安全运
营维护的重要措施。超声检测作为五大常规检测技术之一，广泛应用于石油管道探伤、
材料测厚、航空航天无损检测等诸多领域，但传统的模拟探伤仪存在着精度不高、不能
存储等缺点。

2万 · 2019-11-11 13:22

由于最近需要做一款无损探伤的系统，我们查找相关资料，找到了一篇论文，在这里共享出来，希望我们能够一起探讨！交流！

2万 · 2019-11-11 13:22

第一部分依据超声检测的原理对超声智能检测系统方案进行了设计，完成系统核心
器件的选型及软件平台的选择。选用STM32作为主控芯片，不仅性价比高、功耗低，
还具有诸多接口，可以实现对系统后期的拓展，提高了系统的灵活性;采用LabVIEW
设计上位机软件，其程序设计简单，可以减少系统的开发周期以及成本。通过将STM32
和LabVIEW有机结合，提高了系统的智能仪器化程度。

2万 · 2019-11-11 13:23

第二部分主要完成了发射电路、接收电路以及电源的设计。发射电路采用MOSFET
作为电路的核心，使用STM32产生触发信号，经驱动光藕隔离后驱动MOSFET使发射
电路产生高压脉冲信号，以此激励超声波换能器产生超声波。信号接收电路设计完成了
回波信号的限幅、放大、滤波以及采样等功能，接收电路中都选用了低噪声、低漂移、
高精度、高可靠性的集成电路芯片以保证系统的可靠性。电源设计主要包括高压电源和
芯片供电电源的设计:以UC3845为核心设计了反激式高压电源，为发射电路提供高压
信号;芯片供电电压通过设计LM2596S-3.3 , LM2596S-5.0及极性转换器电路得到。

2万 · 2019-11-11 13:23

第三部分完成了系统软件的设计开发，其中包括STM32主程序以及LabVIEW上
位机应用软件等。实现了STM32与LabVIEW之间的通信，完成了上位机系统检测和
DAC曲线拟合的程序设计。

2万 · 2019-11-11 13:28

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工业当中的超声波检测系统通常是积木式的多通道检测仪器。这种仪器可以通过增
加一些功能性的插件或者改变一下计算机的软件，该方式很容易对一个特定的生产环境
达到最佳的适应状态。积木式的检测系统为了适应不同的超声检测需求一般多使用通用
的机箱，可以方便插入具有许多专门功能的插件，每一个插件都按照特定专门的功能设
计。这种灵活的设计思想方式为用户根据需求选用检测仪器提供了根据，只需要在检测
仪器中加入新功能的插件就可以改变仪器的功能，这种方式组成的系统对于保养是很方
便的[19]
从概念上来说，积木式的检测仪器和通用的超声检测系统，功能上并没有什么太大
的差别。然而积木式的检测仪器却可以组成一种并行式工作的多通道检测仪器，对每一
个通道的参数都按照执行某一特定的超声检测任务去优化。因而可以让一个通道处于一
发一收的状态，可以使用计算机对许多检测仪器的检测条件的参数进行动态修改，以便
于仪器对于复杂工件的检测。
一台数字化仪器，经专门设计，可由用户自己依据工业标准的结构来组装仪器。以
该数字化仪器为中心，使用同一条总线与超声换能器相接便可以组成一个灵活的用于研
究超声检测的系统。为了增加更多功能，可以利用增加更多的脉冲发射接收器以及功能
板来实现。通过改变主计算机的控制和信号处理软件，可以使该仪器用于不同环境下的
检测。

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超声检测是无损检测最重要的一种手段。由于检测原理和使用的波型、接收与发射
方法、显示方法以及藕合形式的不同，实现检测手段和方法很多，其归类和分类方法也
不同。一般按声波的种类来区分，有连续波和脉冲波。在连续波方法中，又分为共振法
和穿透法;在脉冲波方法中，又分为脉冲反射法和脉冲穿透法。在进行检测之前，要根
据被检对象的特点，选择合适的检测方法。

2万 · 2019-11-11 13:40

脉冲反射法是指超声探头发射超声波到被检测工件内，从而依据反射波来判断被测
件缺陷的方法。而脉冲反射法又分成底波高度法、多次底波法以及缺陷回波法[[25]
(a)底波高度法。如果被测工件的材料和厚度不发生变化的话，底面回波的高度也
应该不会发生变化;而若是被测工件内部有缺陷存在，底面回波的高度就会减小甚至是
消失，从而根据底面回波高度的不同就可判断被测工件缺陷的情况。把这种方法称作底
波高度法。
底波高度法在缺陷投影大小相同的情况下可以得到同样的指示，并且不会出现盲区。
然而由于该方法实施需要被测件的探测面与底面相平行且藕合条件要一致。由于该方法
存在着检测出缺陷的定位、定量不便，灵敏度低等缺点。其不经常作为一种独立的检测
方法，而是常常作为一种辅助检测的手段来协助缺陷回波的方法发现一些倾斜或者小但
是集中的缺陷。
(b)多次底波。多次底波的方法是指根据底波的回波次数以及衰减的情况去判断被
测工件是否有缺陷存在的方法。若被测物体的厚度较小而超声波的能量较强时，超声波
在探测面和底面之间多次往复的传播，从而形成多次的底波[26]工件有缺陷存在，缺陷的
散射及反射会造成能量的损耗，进而导致底面回波次数减少，同时也破坏了底波的衰减
规律。多次底面回波法适用于那些厚度不大并且探测面和底面平行的被测件的探伤。

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