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
0 x3 x) T+ y* }8 ~4 ~. U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
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。
关键词:脉冲涡流检测;脉冲发生器;调频;A/D转换;单片机
6 K0 X: {% k* r8 u6 f1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
0 g+ w' y  Z$ D3 e. U0 \* F突然断裂"。因此，飞机结构腐蚀的检测对于确保飞
7 n* f: Q5 l% Y  K4 r# w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
6 Z+ _5 j, [9 w' _: g表层腐蚀凹1,对经常出现在飞机蒙皮表层以下的内
层结构腐蚀,如机翼蒙皮下的翼肋、T型帽、螺母
9 s" \6 @9 ^% H" P5 c孔、加强筋、液压管道的内壁等腐蚀的检测却难以
奏效B。X-射线虽能检测出内层结构腐蚀，但由于体
! p8 _" l9 }, d) s- K/ N1 g积庞大,很难用于外场飞机的原位检测。因此，迫切
) m7 Y3 N' N  a/ C. U( i, s7 ^需求一种能够在外场对飞机内层结构腐蚀进行在
& o1 P% \  O; s+ |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
" S( k; p; p* Y/ q7 v. L及其他缺陷的定量检测和评估方面具有明显的
优势4。与传统涡流检测不同,脉冲涡流的激励电
3 w. Z- R; Z: z+ n, U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
传播,此脉冲涡流又会感应出一个快速衰减的磁
7 y* J9 h, h! u2 T3 p/ o场,随着感生磁场的衰减,检测线圈，上就会感应
* X! G- ^1 x# [& Q( q" y3 _+ a出随时间变化的电压。由于脉冲包含很宽的频
  F6 g5 F& O! e" r0 c9 v5 K谱,感应的电压信号中就包含重要的缺陷深度信
- H' v, y& u: L1 h! y8 p息。
4 h8 c6 }7 U' I& U% \。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
+ j2 Z/ l2 C# R设计的脉冲信号源,或由于频率不可调而不能适
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
/ o. H2 Q& T1 |行了探讨,以期为脉冲涡流检测技术的应用奠定
3 |: \5 l( O4 l. G  t) p技术基础。

- S" h; X1 p# R5 i2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
  s  ]8 D- H6 n0 V路、运算放大电路、A/D转换电路、单片机和脉冲信
号放大电路构成,其系统组成见图1。系统的工作原
' y& i. p/ V! o1 y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
) D$ b& B" @  I( y$ U! _. v3 R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
检测线圈能够感应出-定强度的涡流,对单片机输
/ U' q, a6 u; R0 Q8 _) q% ^8 N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