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1、總第147期doi:103969/jissn1005—2798201111040單片機(jī)在金屬表面裂紋深度定量標(biāo)定中的應(yīng)用苗童玲(長(zhǎng)治職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山西長(zhǎng)治046011)摘要:在闡述采用變頻掃描勵(lì)磁進(jìn)行渦流定量檢測(cè)基礎(chǔ)上,重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)組成、工作原理及單片機(jī)采樣處理方法及軟件設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞:渦流檢測(cè)i單片機(jī);裂紋中圖分類號(hào):Tl3交獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):10052798(2011)11009902裂紋是材料和產(chǎn)品中致命的缺陷,快速、準(zhǔn)確地檢
2、測(cè)出裂紋并進(jìn)行定量標(biāo)定對(duì)于質(zhì)量檢驗(yàn)是非常有意義的。例如,在石油生產(chǎn)中,有桿泵的抽油桿是其重要機(jī)件之,由于抽油桿長(zhǎng)期在不斷的往復(fù)運(yùn)動(dòng),容易產(chǎn)生疲勞裂紋,往往會(huì)導(dǎo)致抽油桿的斷裂造成極大的損失。防止具有表面橫向裂紋的桿下菏,是減抽油桿井下斷裂事故,減少經(jīng)濟(jì)損失的重要措施;再如,在鍋爐等壓力容器生產(chǎn)中,焊縫和板材內(nèi)部的裂紋將嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量,造成重的事故。而對(duì)于另一些特殊產(chǎn)品生產(chǎn),不僅需要知道是否存在裂紋,而且要求知道裂紋的深度,以便確定加工
3、工藝。因此如何早期發(fā)現(xiàn)裂紋并確定裂紋的深度對(duì)于工程實(shí)際是非常有意義的。j系統(tǒng)組成及工作原理為了對(duì)裂紋進(jìn)行標(biāo)定,作者制作了實(shí)驗(yàn)試件。該試件材料為rI’8,用切線機(jī)切割為不同深度的人工裂紋缺陷。系統(tǒng)的硬件組成框如圖1所示。系統(tǒng)工作時(shí),渦流傳感器沿著試件表面移動(dòng),變頻掃描信號(hào)(激勵(lì)信號(hào))在金屬表面產(chǎn)生變頻磁場(chǎng)和變頻渦流。由于不同頻率的磁場(chǎng)具有不同的趨膚深度。當(dāng)試件上有裂紋時(shí),感應(yīng)線圈上就會(huì)相應(yīng)出現(xiàn)裂紋信號(hào),此信號(hào)經(jīng)過放大濾波、A/D轉(zhuǎn)換后送到
4、8031單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,即可完成對(duì)裂紋深度的定量檢測(cè)。圖1系統(tǒng)硬件組成框由實(shí)驗(yàn)可知,當(dāng)激勵(lì)電壓為正弦信號(hào)時(shí),裂紋信號(hào)是一個(gè)近似的正弦波,其峰峰值與裂紋深度有關(guān)??梢栽O(shè)想;用峰峰值檢波器來檢測(cè)并保持這個(gè)峰峰值。因?yàn)榉宸逯禉z波器輸出的是一個(gè)直流電壓信號(hào),該信號(hào)可直接進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。所轉(zhuǎn)換的信號(hào)由8031單片機(jī)采集并通過8031實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的分析、顯示及傳送。數(shù)字電路原理如圖2所示。圖2數(shù)字電路原理2單片機(jī)采樣處理方法數(shù)字處理系統(tǒng)中,選用8
5、155作LEp顯示器接口,8155的A口為段控口,以輸出8位字形代碼(段控線)。段控線的負(fù)載電流約為8mA。為了提高顯示亮度,通常加74LS244進(jìn)行段控輸出驅(qū)動(dòng)。C口為位控口,以Pc。、Pc、Pc輸出位控線。由于位控線的驅(qū)動(dòng)電流較大,8段全亮?xí)r,約為40—60mA,因此,PC口輸出加了7416,以實(shí)現(xiàn)反相和提高驅(qū)動(dòng)能力,然后再接各LED顯示器的位控端。程序存儲(chǔ)器選用27512,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器選用6264,譯碼器選用74Lsl38,地址鎖存
6、器選用74LS373。8031單片機(jī)經(jīng)過74LS373分離地址/數(shù)據(jù)總線,其中27512為32K片外程序存儲(chǔ)器,6264為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,8031的P:口的高三位(P2,P:,P:)經(jīng)過138譯碼器,輸出Y。作為6264片選,Y作為ADC0809片選,Y作為8155片選,8155的A口(PAo,PAl,PA2,PA,PA4,PA,PA,PA)為段控口,以輸出8位字形代碼(段控線)。用74LS244進(jìn)行段控輸出驅(qū)動(dòng)。c口為位控口,以Pc。、P
7、c、Pc:輸出位控線,經(jīng)7416反相驅(qū)收稿日期:20110907作者簡(jiǎn)介:苗童玲(1981一),女,山西長(zhǎng)治人,碩士,助教,主要從事電氣自動(dòng)化方面的研究和教學(xué)工作。992011年l1月苗童玲:?jiǎn)纹瑱C(jī)在金屬表面裂紋深度定量標(biāo)定中的應(yīng)用第20卷第11期動(dòng)后,分別控制三位LED顯示。8031采集A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù),通過ADC0809的0通道輸入裂紋信號(hào)模擬量,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換,讀人單片機(jī),經(jīng)過8031處理,裂紋信號(hào)電壓通過三位LED顯示出來。3軟件設(shè)
8、計(jì)為實(shí)現(xiàn)裂紋信號(hào)的傳送、處理及顯示,數(shù)字系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)應(yīng)包括數(shù)椐處理模塊、中斷模塊、發(fā)送模塊、轉(zhuǎn)換模塊及顯示模塊。數(shù)字系統(tǒng)軟件框如圖3所示。l塑塑竺H!里堡H壟堂堂!H莖堡堡r1呈里l圖3數(shù)字系統(tǒng)軟件框數(shù)字系統(tǒng)軟件框圖包括數(shù)椐處理程序、中斷服務(wù)程序、發(fā)送程序、顯示程序以及十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換程序。數(shù)椐處理主要是進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,采用ADC0809芯片,ADC0809的轉(zhuǎn)換時(shí)間為128s,每隔128s一組數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成。為了使CPU在轉(zhuǎn)換時(shí)問期間可以完
9、成別的工作,本軟件采用了中斷方式。在程序執(zhí)行期間,如果INT1無效,程序繼續(xù)執(zhí)行,如果INT1有效,則在下一個(gè)機(jī)器周期,CPU檢測(cè)到中斷請(qǐng)求后,就會(huì)執(zhí)行中斷程序,保證了CPU在采集數(shù)據(jù)的過程中可以執(zhí)行數(shù)據(jù)發(fā)送、顯示及其它程序而不必等待,節(jié)省了程序完成時(shí)間。在中斷激活方式上,程序采用了邊沿激活方式,在相繼的2個(gè)周期中,對(duì)IT引腳進(jìn)行連續(xù)2次采樣,若第一次采樣值為高,第二次為低,則定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON中的中斷請(qǐng)求標(biāo)志IE置1,以
10、請(qǐng)求中斷,保證了響應(yīng)中斷的可靠性。程序執(zhí)行一次完成一次數(shù)據(jù)發(fā)送及數(shù)據(jù)顯示。因此,在主程序執(zhí)行過程中,要進(jìn)行一次發(fā)送程序及顯示程序調(diào)用。為了能夠十進(jìn)制顯示,需要將二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制,這樣在顯示程序執(zhí)行過程中,首先要調(diào)用十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換程序。以便能夠十進(jìn)制顯示。用仿真軟件Avsim51exe,Avsim51over,Avlibexe,Avlinkexe,Avmac51exe調(diào)試程序。首先進(jìn)行文件編輯file,edit,其次進(jìn)行編譯Assembl
11、e和連接Link,最后進(jìn)行仿真Simulation。各部分基本功能得到完成,數(shù)據(jù)接收、發(fā)送、顯示正常。4結(jié)語從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,該系統(tǒng)可較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬表面裂紋深度的定量標(biāo)定,對(duì)于工程實(shí)際是非常有意義的。參考文獻(xiàn):[1]張八虎渦流探傷裝置[J]無損檢測(cè),1996,5(18):23—243O[2]任吉明渦流檢測(cè)技術(shù)近20年的進(jìn)展[J]無損檢測(cè),1998,20(5):121—125[責(zé)任編輯:路方](上接第85頁)這些試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)GIS設(shè)備的多
12、種隱患。除此之外,還應(yīng)該進(jìn)行GIS設(shè)備的“老練”?!袄暇殹笔侵冈贕IS總裝后正式耐壓前,施加作用時(shí)間大于耐壓時(shí)間,但電壓較低的電壓。這對(duì)于消除細(xì)小顆粒是非常有效的,經(jīng)過二次放電后即被消除,可使耐壓水平提高。曾經(jīng)有單位在耐壓前進(jìn)行兩次“老練”,每次“老練”時(shí)間為10rain,結(jié)果不但順利通過耐壓試驗(yàn),而且?guī)ж?fù)荷運(yùn)行一年后未發(fā)生任何故障,運(yùn)行情況良好。3)GIS設(shè)備的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)告訴我們,GIS設(shè)備最容易發(fā)生故障的時(shí)間是運(yùn)行的第一年,即GIS設(shè)
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